1. Die Innovationsgesellschaft mbH
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www.innovationsgesellschaft.ch
„Sicheres Arbeiten mit Nanomaterialien“
Datum: Juni 2014
Autor: Helmut Elbert
©T.Michel–Fotolia.com

2. © 2014 – Die Innovationsgesellschaft, mbH
Arbeitsschutz
bei Tätigkeiten mit Nanomaterialien
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Gliederung
 Wichtige Begriffe (Teil I)
 Aufnahmewege (Teil II)
 Schutzmaßnahmen (Teil III)

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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

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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

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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

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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
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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
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Feinstäube und Ultrafeinstäube
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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

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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
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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.
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Potentielle Aufnahmewege für Nanomaterialien
inhalativ = über Atemwege
oral = durch Verschlucken
dermal = über die Haut
Aufnahmewege
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 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
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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
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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
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Klassifizierung der Exposition
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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

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Substitution
Technische Schutzmaßnahmen (Kollektivschutz)
Organisatorische Schutzmaßnahmen
Persönliche Schutzmaßnahmen (Individualschutz)
Das „STOP-Modell“
Schutzmaßnahmen
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17. © 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

18. © 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
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S.Hofschlaeger/pixelio.de
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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
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20. © 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

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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
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©T.Michel–Fotalia.com
AndreasMorlok/pixelio.de

22. © 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
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23. © 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
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© leremy – Fotolia.com

24. © 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
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25. © 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
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26. © 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