Freisetzung, Transport, Transformation von Partikeln/­ Partikelinhaltsstoffen

Als Partikel bezeichnet man kleinste disperse Teilchen. Sie können in unterschiedlichen Matrices verteilt sein, z. B. in der Luft und anderen Gasen, in Flüssigkeiten (z. B. Wasser) und Böden oder als Pulver vorliegen. Produktpartikel, wie beispielsweise synthetische Nanomaterialien, sind zudem in ihrer Anwendung häufig in Kompositmaterialien eingebunden. Partikel in Gasen, Flüssigkeiten und Böden können darin transportiert werden, wobei es zu Umwandlungsprozessen kommen kann, welche die Partikelkonzentration, -größe, -form und -zusammensetzung ändern können.

IUTA ist in viele Forschungsaktivitäten in den Bereichen den Freisetzung, Transport und Transformation von Partikeln und Partikelinhaltsstoffen in unterschiedlichen Matrices eingebunden. Ein Schwerpunkt bilden hierbei luftgetragene Partikel. Die Freisetzung von Partikeln in die Luft spielt dabei seit Jahre eine wesentliche Rolle der Forschungsaktivitäten. So wurde beispielsweise ein Messaufbau entwickelt, der es erlaubt, die Freisetzung von Feinstaub und Ultrafeinstaub aus Automobilbremsen reproduzierbar zu messen. Ebenso wurden im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte dedizierte Prüfstände konzipiert und aufgebaut, mit denen sich die Freisetzungsraten von Nanomaterialien aus Kompositen bei der mechanischen Bearbeitung ermitteln lassen. Die Bestimmung der Freisetzung von (Nano-) Partikeln aus Anlagen zur Produktion oder Weiterverarbeitung von Nanomaterialien sowie die Messung der daraus resultierenden Exposition am Arbeitsplatz bildet einen weiteren Schwerpunkt der Arbeiten des IUTA.

In einem weiteren Forschungsvorhaben wird der Einfluss luftgetragener Titandioxid (TiO2) Nanopartikel auf die NOx Konzentrationen untersucht (s. Abbildung). TiO2 ist das derzeit am meisten produzierte Nanomaterial und gleichzeitig bekannt für seine photokatalytischen Eigenschaften. Es ist daher zu erwarten, dass in die Luft freigesetztes TiO2 unter der Einwirkung ultravioletten Lichts NO2 zu NO zu reduzieren. Die Umsetzungsraten sind allerdings bislang weitgehend unbekannt und sollen im Rahmen des EU-geförderten Projekts NanoFASE ermittelt werden und in ein Gesamtmodell zum Verbleib und Verhalten von Nanomaterialien in der Umwelt einfließen.

IUTA hat zudem umfassende Erfahrungen im Bereich der Freisetzung von Partikeln aus Anlagen und dem anschließenden Transport sowie dabei auftretenden Transformationsprozessen.

Abbildung: Versuchsaufbau zur Untersuchung des Einflusses luftgetragener TiO2 Nanopartikel auf NOx Konzentrationen in der Außenluft

Ansprechpartner

Dr. Christof Asbach
asbach@iuta.de
Tel. +49 2065 / 418 – 409

Dr. Carmen Nickel
nickel@iuta.de
Tel. +49 2065 / 418 – 209

Aktuelle Projekte

EU-Forschungsprojekt nanoFASE:
Nanomaterial Fate and Speciation in the Environment, gefördert von der Europäischen Kommission im Rahmen des Horizon 2020 Programms, www.nanofase.eu

BMBF-Forschungsprojekt nanoGRAVUR:
Nanostrukturierte Materialien – Gruppierung hinsichtlich Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutz und Risikominimierung, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), FKZ: 03XP0002

Publikationen

I. Iavicoli, L. Fontana, P. Pingue, A.M. Todea, C. Asbach: Assessment of occupational exposure to engineered nanomaterials in research laboratories using personal monitors, Science of the Total Environment 627: 689-702, 2018

C. Asbach, V. Neumann, C. Monz, D. Dahmann, M. van Tongeren, C. Alexander, L. MacCalman, A. M. Todea: On the effect of wearing personal nanoparticle monitors on the comparability of personal exposure measurements, Environmental Science: Nano 4: 233-243, 2017

A. C. John, M. Küpper, A.M.M. Manders-Groot, B. Debray, J.M. Lacome, T.A.J. Kuhlbusch: Emissions and possible environmental implication of engineered nanomaterials (ENMs) in the atmosphere, Atmosphere 8: 84, 2017

C. Asbach, A.M. Todea: Persönliche Exposition gegenüber ultrafeinen Partikeln im Alltag, Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 76: 315-321, 2016

W. Wohlleben, J. Meyer, J. Muller, P. Müller, K. Vilsmeier, B. Stahlmecke, T.A.J. Kuhlbusch: Release from nanomaterials during their use phase: combined mechanical and chemical stresses applied to simple and multi-filler nanocomposites mimicking wear of nano-reinforced tires, Environmental Science: Nano 3: 1036-1051, 2016

H. Kaminski, M. Beyer, H. Fissan, C. Asbach, T.A.J. Kuhlbusch: Measurements of nanoscale TiO2 and Al2O3 in industrial workplace environments – Methodology and results, Aerosol and Air Quality Research 15: 129-141, 2015

E.M. Faghihi, D. Martin, S. Clifford, G. Edwards, C. He, C. Asbach, L. Morawska: Are there generalisable trends in the release of airborne synthetic clay nanoparticles from a jet milling process?, Aerosol and Air Quality Research 15: 365-375, 2015

K.L. Van Landuyt, B. Hellack, B. Van Meerbeek, M. Peumans, P. Hoet, M. Wiemann, T.A.J. Kuhlbusch, C. Asbach: Investigations on the release of nanoparticles from dental composites and oxidative surface reactivity of composite dust, Acta Biomaterialia, 10: 365-374, 2014

D. Kühnel, C. Nickel: The OECD expert meeting on ecotoxicology and environmental fate – Towards the development of improved OECD guidelines for the testing of nanomaterials, Science of the Total Environment 472: 347-353, 2014

S. Gartiser, F. Flach, C. nickel, M. Stintz, S. Damme, A. Schaeffer, L. Erdinger, T.A.J. Kuhlbusch: Behavior of nanoscale titanium dioxide in laboratory wastewater treatment plants according to OECD 303 A, Chemosphere 104: 197-204, 2014

S. Plitzko, N. Dziurowitz, C. Thim, C. Asbach, H. Kaminski, M. Voetz, U. Goetz, D. Dahmann: Messung der inhalativen Exposition gegenüber Nanomaterialien – Möglichkeiten und Grenzen, Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 73: 295-301, 2013

J. Wang, C. Asbach, H. Fissan, T. Hülser, H. Kaminski, T.A.J. Kuhlbusch, D.Y.H. Pui: Emission measurement and safety assessment for the production process of silicon nanoparticles in a pilot scale facility, Journal of Nanoparticle Research 14: 759, 2012

J. Wang, C. Asbach, H. Fissan, T. Huelser, T.A.J. Kuhlbusch, D. Thompson, D.Y.H. Pui: How can Nanobiotechnology oversight advance science and industry? Journal of Nanoparticle Research 13:1373-1387, 2011

B. Stahlmecke, S. Wagner, C. Asbach, H. Kaminski, H. Fissan, T.A.J. Kuhlbusch: Investigation of airborne nanopowder agglomerate stability in an orifice under various differential pressure conditions, Journal of Nanoparticle Research 11: 1625, 2009