Sicheres Arbeiten mit Nanomaterialien
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Sicheres Arbeiten mit Nanomaterialien Sicheres Arbeiten mit Nanomaterialien Presentation Transcript

  • Die Innovationsgesellschaft mbH Lerchenfeldstrasse 5, CH-9014 St.Gallen Tel. +41 71 278 02 04, info@innovationsgesellschaft.ch www.innovationsgesellschaft.ch „Sicheres Arbeiten mit Nanomaterialien“ Datum: Juni 2014 Autor: Helmut Elbert ©T.Michel–Fotolia.com
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH Arbeitsschutz bei Tätigkeiten mit Nanomaterialien 1 Gliederung  Wichtige Begriffe (Teil I)  Aufnahmewege (Teil II)  Schutzmaßnahmen (Teil III)
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 2 Wichtige Begriffe  Nanoobjekte sind beabsichtigt hergestellte Materialien mit einem, zwei oder drei Außenmaß(en) von etwa 1 bis 100 Nanometer (nm). Sie treten als Nanopartikel, Nanofaser oder Nanoplättchen auf.  Nanoobjekte können sich durch stärkere bzw. schwächere Bindungskräfte zu Aggregaten bzw. Agglomeraten zusammenlagern.  Nanomaterialien umfassen die Nanoobjekte sowie deren Aggregate und Agglomerate. Dazu zählen auch nanostrukturierte Materialien.  Nanostrukturierte Materialien weisen äußere oder innere Strukturen von etwa 1 bis 100 nm auf, wie Nanokomposite… Nanomaterialien und Arbeitsschutz
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 3 Faserförmige Nanoobjekte (Nanofasern, Nanoröhrchen, Nanodraht) Nanoplättchen N a n o o b j e k t e NanoplättchenNanofaserNanopartikel N a n o m a t e r i a l i e n N a n o s t r u k t u r i e r t e M a t e r i a l i e n Nano Komposite Nanopartikel Nanopartikel / -stäbchen in Komposit Übersicht: Nanomaterialien und deren Einteilung (in Anlehnung an den technischen Standard von ISO/TC 229) Nanomaterialien und Arbeitsschutz Aggregate Agglomerate aus: BGI/GUV-I 5149
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 4 Nanopartikel Faserförmige Nanoobjekte (Nanofasern, Nanoröhrchen, Nanodraht) Nanoplättchen N a n o o b j e k t e z.B.: … Nanoplättchenz.B. … Nanofaserz.B. … Nanopartikel Nanomaterialien und Arbeitsschutz Übersicht: Nanoobjekte und deren Einteilung (in Anlehnung an den technischen Standard von ISO/TC 229) aus: BGI/GUV-I 5149
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 5 Nanomaterialien  werden gezielt hergestellt  haben besondere Eigenschaften auf Grund der Nanometer-Größe. Sie haben z.B. eine andere Farbe als dasselbe Material in mikroskaliger Form (z.B. Gold) oder sie sind viel reaktionsfähiger (pyrophores Eisen)  neigen dazu, sich durch stärkere bzw. schwächere Bindungskräfte zu Aggregaten bzw. Agglomeraten zusammenzulagern  Beispiele: Industrie-Ruß, Titandioxid, Zinkoxid, Carbon- Nanotubes (CNT) Wichtige Begriffe Nanomaterialien und Arbeitsschutz Bild BASF © 3drenderings – Fotolia.com © Jose Gill – Fotolia.com
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 6 Ultrafeinstäube  werden nicht gezielt hergestellt  sie entstehen als Nebenprodukt aus thermischen Prozessen  werden durch Menschen verursacht (z.B. Metallverarbeitung, Verbrennungsmotoren, Heizungen, Abrieb)  oder stammen aus natürlichen Quellen (z.B.Vulkanasche, Waldbrände, Wirbelstürme)  bestehen aus einem komplexen Gemisch von chemischen Substanzen (z.B. Metalle, Kohlenwasserstoffe, inerte Substanzen) Wichtige Begriffe Nanomaterialien und Arbeitsschutz Christian Neßlinger / pixelio.de © Stefan Redel – Fotolia.com Bernhard Friesacher / pixelio.de
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH Feinstäube und Ultrafeinstäube 7 Welche Arten von Stäuben unterscheidet man? Staub ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und damit so gut wie überall präsent. Je nach Größe der Staubteilchen unterscheidet man: Einatembarer Staub (E-Staub, früher: Gesamtstaub): Partikel, die kleiner als100 µm sind. Sie werden durch Mund und Nase eingeatmet. Der Arbeitsplatzgrenzwert beträgt 10 mg/m3. Alveolengängiger Staub (A-Staub, früher: Feinstäube): Partikel, die bis in die Alveolen vordringen können. Der Arbeitsplatzgrenzwert beträgt 1,25 mg/m3. Ultrafeinstaub (UFP) ist kleiner als 100 nm und kann ebenfalls bis in die Alveolen vordringen. Die o.g. Grenzwerte gelten nicht für Ultrafeinstaub. Nanomaterialien und Arbeitsschutz Modifiziert nach M. Berges, IFA einatembar E-Staub alveolengängig A-Staub
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 8 0.001 μm ( = 1 nm) 0.01 μm 0.1 μm 1 μm 10 μm 100 μm HaardurchmesserPollen rote Blut- körperchen BakterienViren Große MoleküleC Fulleren60 einatembarer Staub alveolengängiger Staub Nanoobjekte / Ultrafeinstaub Materialien / Partikel und ihre Größe in μm Nanomaterialien und Arbeitsschutz © 3drenderings – Fotolia.com © haemengine – Fotolia.com© Janice Carr – Wikimedia© Sebastian Kaulitzki– Fotolia.com© Sebastian Kaulitzki– Fotolia.com© TebNad - Fotolia.com © Jan Homann – Wikimedia
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 9 Ultrafeinstäube sind allgegenwärtig: Beispiele aus der Praxis (ca. 10 – ca. 600 nm) Nanomaterialien und Arbeitsschutz Ort der Messung Partikelzahl pro cm3 Luft geschlossene Räume 1.000 – 10.000 industrielle Arbeitsplätze 5.000 – 100.000 stark befahrene Strasse bis zu 100.000 am Ofen einer Bäckerei bis zu 640.000 im Zigarettenrauch bis zu 1.000.000 in Dieselmotorabgasen bis zu 10 Mrd. ©StefanRedel–Fotolia.com ©2005byTomaszSienicki DieterSchütz/pixelio.de ©Rgtimeline–Fotolia.com DieterSchütz/pixelio.de
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 10 Potentielle Aufnahmewege für Nanomaterialien inhalativ = über Atemwege oral = durch Verschlucken dermal = über die Haut Aufnahmewege © Mikael Häggström - Wikimedia
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 11  Der Hauptaufnahmeweg für die meisten Nanomaterialien sind die Atemwege.  Einige Nanopartikel können über die Alveolen (Lungenbläschen) der Lunge in den Blutkreislauf und von dort in sekundäre Zielorgane (z. B. die Nieren) gelangen.  Im Tierversuch wurde gezeigt, dass über den Riechnerv einige Nanopartikel bis in das Gehirn gelangen können. Aufnahme über die Atemwege Aufnahmewege © Saibo/Theresa knott- Wikimedia
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 12 Aufnahme durch Verschlucken  Nanopartikel können auch über die Schleimhäute des Magen-Darm-Traktes aufgenommen werden.  Je kleiner die Partikel sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Ablagerung der aufgenommenen Partikel in bestimmten Geweben und Organen kommen kann.  Ist die Darmbarriere infolge entzündlicher Erkrankungen in ihrer Funktion beeinträchtigt, können die Transportraten höher liegen als bei einem gesunden Darm. Aufnahmewege Public domain image - Wikimedia
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 13 Aufnahme über die Haut  Die Gefährdung durch die Aufnahme von Nanopartikeln über die Haut wird derzeit als gering beurteilt.  Die gesunde Haut ist i.d.R. eine wirksame Barriere gegen das Eindringen von Nanopartikeln. Aufnahmewege © Wong, D.J. et al - Wikimedia
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH Klassifizierung der Exposition 14 Nanomaterialien  freie Nanoobjekte (inkl. Agglomerate u. Aggregate)  Nanoobjekte gebunden in eine andere Substanz  Nanoobjekte verteilt in einer Flüssigkeit (Suspension) Eine mögliche Aufnahme von Nanomaterialien in den menschlichen Körper hängt davon ab, wie sie in der Umgebung vorliegen: Praxisbeispiel Arbeiten mit pulverförmigen Nanoobjekten Risiko bzgl. Körperaufnahme ohne Schutzmaßnahmen groß vernachlässigbar groß Spray-Applikation, starkes Umrühren Nanoobjekte als Verstärkung in Kunststoffen
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 15 Substitution Technische Schutzmaßnahmen (Kollektivschutz) Organisatorische Schutzmaßnahmen Persönliche Schutzmaßnahmen (Individualschutz) Das „STOP-Modell“ Schutzmaßnahmen © leremy – Fotolia.com
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH Rangfolge der Schutzmaßnahmen  Wenn die Substitution zumutbar ist, hat diese Vorrang  Technische Maßnahmen haben grundsätzlich Vorrang vor organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen  Treten Emissionen trotz technischer Schutzmaßnahmen auf, so  kann zwar die Person durch organisatorische Maßnahmen und PSA geschützt werden  die Kleidung, die getragene PSA, die Umgebung und andere Personen werden jedoch kontaminiert  Kontaminationen werden zudem oft verschleppt  Bei Havarien sind dagegen organisatorische und persönliche Schutzmaßnahmen regelmäßig notwendig
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 17 Substitution Beispiele:  Staubende Nanoobjekte in flüssigen Medien dispergieren, in einer Matrix binden oder durch weniger staubende Materialien (z.B. Pasten, Granulate) ersetzen  Ersatz von Sprühanwendungen durch aerosolarme Verfahren (Streichen, Tauchen) Schutzmaßnahmen ©pengyou92–Fotolia.com © Simon Eugster - Wikimedia S.Hofschlaeger/pixelio.de © W. Oelen - Wikimedia
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 18 Technische Schutzmaßnahmen  Verwenden von geschlossenen Apparaturen u. Materialien-Transfersystemen  Absaugen von Stäuben oder Aerosolen direkt an der Quelle  Raumlüftung und Abluftfiltersystem für abgesaugte Luft vorsehen (HEPA-Filter H14), keine Luftrückführung  Abtrennung von Arbeitsbereichen und Anpassung der Raumlüftung  Reinigung nur durch Aufsaugen mit einem Industriestaubsauger der Staubklasse H oder feucht aufwischen, kein Abblasen Schutzmaßnahmen ©UCL–Wikimedia ©RGtimeline–Fotolia.com©2014DieInnovationsgesellschaftmbH
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 19 Beispiele:  Minimieren der Expositionszeit  Minimieren der Anzahl exponierter Personen  Entstehen von Stäuben oder Aerosolen vermeiden  Beschränkung des Zugangs  Unterweisen des Personals über Gefahren und Schutzmaßnahmen (Betriebsanweisungen) Organisatorische Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 20 Organisatorische Schutzmaßnahmen  Im Arbeitsbereich keine Lebensmittel aufbewahren sowie weder essen, trinken oder rauchen  Waschmöglichkeit vorsehen  Nach Arbeitsende und vor jeder Pause Hände gründlich reinigen  Straßenkleidung und Arbeitskleidung getrennt aufbewahren Hygienemaßnahmen: Schutzmaßnahmen ©AndreyKiselev–Fotalia.com ©T.Michel–Fotalia.com AndreasMorlok/pixelio.de
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 21  Atemschutz  Schutzhandschuhe  Schutzanzug Persönliche Schutzmaßnahmen Sie sind notwendig, wenn Aerosolbildung und / oder Hautkontakt durch technische Maßnahmen nicht ausgeschlossen werden können: Schutzmaßnahmen © T. Michel – Fotolia.com © leremy – Fotolia.com
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 22 Atemschutz:  Wenn die Freisetzung von Nanomaterialien nicht verhindert werden kann, zusätzlich zu den technischen Maßnahmen eine Atemschutzmaske tragen (mindestens Partikelfilter P2). Persönliche Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen © T. Michel – Fotolia.com © leremy – Fotolia.com
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 23 Persönliche Schutzmaßnahmen Handschuhe  Bei direktem Kontakt mit Nanomaterialien (fest, flüssig oder staubförmig)  Chemikalienschutzhandschuhe (die Beständigkeit gegenüber dem enthaltenen Lösungsmittel ist zu berücksichtigen)  Sorgfältiges An- und Ausziehen der Handschuhe und Überlappung mit dem Schutzanzug ist sehr wichtig Schutzmaßnahmen © T. Michel – Fotolia.com © leremy – Fotolia.com
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 24 Schutzanzug  Bei Staubentwicklung: staubdichter Einwegschutzanzug (Typ 5) mit Kapuze verwenden  Sorgfältiges An- und Ausziehen der Handschuhe und Überlappung mit dem Schutzanzug ist sehr wichtig  Gleichermaßen wichtig ist das richtige An- und Ausziehen des Schutzanzugs Persönliche Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen © T. Michel – Fotolia.com © leremy – Fotolia.com © John S. Jacob / Wikimedia Commons
  • © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH 25 FAZIT: Die bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse zum Thema Arbeits- und Gesundheitsschutz beim Umgang mit Nanomaterialien zeigen, dass die gegen Stäube üblichen Schutzmaßnahmen auch gegenüber Nanomaterialien wirksam sind. Schutzmaßnahmen