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wlb - UMWELTTECHNIK 1/2018

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t KREISLAUFWIRTSCHAFT

t KREISLAUFWIRTSCHAFT COMPLIANCE NANOMATERIALIEN IN ABFÄLLEN Kolloid- und Grenzflächenchemie ermöglichen es, die Eigenschaften von Nanomaterialien gezielt zu entwerfen und eröffnen somit vielfältige Anwendungsbereiche. Derzeit ist aber über die Langzeitauswirkungen von synthetisch hergestellten Nanomaterialien auf Mensch und Umwelt wenig bekannt. Noch weniger weiß man über deren Verhalten und Verbleib in abfallwirtschaftlichen Prozessen. Nanomaterialien haben gemäß internationalen Standards Ausmaße von 1 bis 100 nm, und sind somit so klein, dass sie natürliche Barrieren, wie die Haut oder die Blut-Hirn- Schranke, überwinden können. Neben einer potenziell gefährdenden Wirkungsweise, weisen Nanomaterialien auch viele positive Eigenschaften auf. So wird transparentes Nanotitandioxid Autoren: Dr. Florian Part; Prof. Dr. Marion Huber-Humer, beide Universität für Bodenkultur Wien, Department für Wasser, Atmosphäre und Umwelt Institut für Abfallwirtschaft, Wien, Österreich als UV-Filter in Sonnencremen eingesetzt. Nanosilber wird aufgrund der antibakteriellen Wirkungsweise in Textilien oder Wandfarben eingearbeitet. Laut einer Marktanalyse von Future Markets Inc. werden weltweit bis zu 45 000 t pro Jahr an Nanomaterialien hergestellt. Eine dänische Datenbank (http://nanodb.dk) über Nanomaterial-haltige Haushaltsprodukte listete Ende Januar 2018 über 3 000 Einträge auf. Was aber mit Nanomaterialien am Ende ihrer Nutzungsdauer passiert, bleibt vorerst ungeklärt. IN DER UMWELT In hochindustrialisierten Ländern ist zu erwarten, dass nur ein sehr geringer Anteil an Nanomaterialien unkontrolliert und diffus in die Umwelt gelangt. Beispielsweise werden Nanomaterialien in Kosmetika in ihrer Nutzungsphase während der Köperreinigung abgewaschen. Diese werden zwar zum größten Teil in Kläranlagen vom Abwasser abgetrennt, aber geringe Anteile bilden mit den Klärschlammflocken keine Aggregate und werden nicht zurückgehalten. Materialfluss-Modellierungen aus Österreich, der Schweiz, Japan und den Vereinigten Staaten zeigen, dass sich Nanomaterialien eingearbeitet in Konsumprodukten zum größten Teil in Recyclingprodukten wiederfinden oder auf Deponien landen. In einer Studie der University of California wird angenommen, dass während der Produktion bis zu 2 % der Nanomaterialien als Abfälle anfallen und entsorgt werden oder auch diffus in die Umwelt gelangen. Für die Nutzungsphase von Nanoprodukten wird geschätzt, dass ein Anteil von ca. 1 bis 3 % unbeabsichtigt freigesetzt wird, zum Beispiel durch Abnutzungserscheinungen und Witterungseinflüsse. Jedoch kommen wissenschaftliche Studien zu 44 wlb UMWELTTECHNIK 1/2018

t t unterschiedlichen Ergebnissen, da das Freisetzungsverhalten stark von den herrschenden Rahmenbedingungen abhängt. Beispielsweise haben Experimente der Empa (Schweiz) gezeigt, dass maximal 2 % Nanosiliziumdioxid witterungsbedingt aus Außenwandfarben aus gewaschen werden, wohingegen eine vergleichbare Studie der Eawag (Schweiz) Freisetzungsraten von bis zu 30 % der ursprünglich eingesetzten Nanosilbermenge angibt. Dies zeigt, dass nach derzeitigem Stand des Wissens keine allgemeinen Schlussfol gerungen gezogen werden können, in welchen Mengen Nanoma terialien freigesetzt werden und zu welchen Umweltfolgen deren Transformationsprodukte führen. Gewiss ist, dass am Ende der Produktlebensdauer Nanomaterial-haltige Abfälle adäquat gesammelt und behandelt werden müssen, um eine erhöhte Umweltexposition zu verhindern. Forschende Gruppen der ETH „NANOMATERIALIEN SOLLEN IM ZUGE DER ABFALLBEHANDLUNG NICHT UNKONTROLLIERT UND DISSIPATIV VERLOREN GEHEN ODER DIE QUALITÄT VON SEKUNDÄR- ROHSTOFFEN BEEINTRÄCHTIGEN.“ Dr. Marion Huber-Humer „ZUR SICHERSTELLUNG EINER FUNKTIONIERENDEN KREISLAUFWIRTSCHAFT IST ES UNABDINGBAR, STOFFKREISLÄUFE VON NEUARTIGEN CHEMIKALIEN WIE NANOMATERIALIEN GENAUER ZU VERSTEHEN.“ Dr. Florian Part Zürich, der RWTH Aachen, von Frauenhofer Umsicht oder des KIT haben großtechnische Untersuchungen zum Verhalten von Nanomaterialien in Abfallverbrennungsanlagen durchgeführt. Ihre Studien zeigen, dass über 99 % des untersuchten nanopartikulären Cerdioxids, Bariumsulfats oder Titandioxids durch die nach Stand der Technik eingesetzten Filtertechnologien zurückgehalten werden. Die Autoren waren sich einig, dass viele Nanomaterialien thermisch stabil sind und sich in Schlacken oder Filteraschen anreichern. IN DER KREISLAUFWIRTSCHAFT In einer Studie der University of California schätzt man, dass derzeit ca. 60 bis 86 % der weltweit produzierten Nanomaterialien auf Deponien enden, wobei die globalen Gegebenheiten sehr unterschiedlich sind. So zeigt eine japanische Fallstudie (Fukuoka University) zu Nanomaterial-haltigen Baumaterialien einen deponierten Anteil von ca. 35 %, wohingegen bis zu 47 % der Nanomaterialien in Recyclingprodukte transferiert und somit im Kreislauf gehalten werden. Die OECD weist in einer Literaturstudie aus dem Jahr 2016 darauf hin, dass es zu einem ungewollten Transfer von Nanomaterialien in Recyclingprodukte und damit zur Qualitätsminderung kommen kann. Demnach können Recyclingprozesse auch zur unbeabsichtigten Freisetzung von Nanomaterialien bzw. Ultrafeinstäuben führen. Im Sinne des Arbeitnehmerschutzes besteht hierbei noch hoher Forschungsbedarf. Auch fehlen belastbare Untersuchungen, ob die Aufnahme- und Rückhaltefähigkeit (Sorptionskapazitäten) in Deponien ausreichen, um Nanomaterialien über Generationen hinweg zurückhalten zu können, vor allem wenn sich die hydro- und geochemischen Bedingungen in Deponien ändern. Das Fazit lautet daher: „Die Umweltforschung hat zukünftig noch viel zu tun!“ www.wau.boku.ac.at wlb UMWELTTECHNIK 1/2018 45