Fuer zahlreiche komplexe technische Produkte ist ueber die Moeglichkeit eines 'biologischen Recycling' bisher wenig bekannt. Fuer das klassische Bodenbelagsmaterial Linoleum, das aus oxydiertem Leinoel, Holzschliff, Jutefasern und anorganischen Stoffen hergestellt wird, wurde die mikrobielle Abbaufaehigkeit untersucht.Es konnte eine Reihe von Pilzisolaten gewonnen werden, die zumindest einen Teil der Komponenten dieses komplexen Materials als Substrat zu nutzen vermoegen und damit eine Massenreduktion bewirken.
Um das Beratergremium Umweltrelevanter Altstoffe (BUA) bei der Erstellung von Stoffberichten zu unterstützen, wurden die Konzentrationen ausgewählter Verbindungen in Mineralöl-Prozentprodukten ermittelt. Für die Untersuchungen wurden Proben der 3 Ottokraftstoffsorten (Normal, Super und SuperPlus) sowie von Dieselkraftstoff, Jet A 1 und Heizöl EL im Dezember 2001 (Winterware) und im Februar 2002 (Übergangsware) durch 10 deutsche Raffinerien zur Verfügung gestellt. Für jedes Produkt wurden diese Proben zu einer Durchschnittsprobe zusammengeführt, wobei der Produktausstoß der jeweiligen Raffinerie für das Mischungsverhältnis zugrunde gelegt wurde. Die so gebildeten 12 Durchschnittsproben (6 Produkte, 2 Jahreszeiten) wurden in drei Laboratorien auf die durch das BUA namentlich genannten Verbindungen untersucht. Zusätzlich zu den Konzentrationen der Verbindungen in der Flüssigphase wurde die Gleichgewichtskonzentration in der Gasphase für zwei Temperaturen mit einer rechnerischen Methode ermittelt..
In der Vergangenheit wurden Sortieranalysen zur Bestimmung der Zusammensetzung von Restmüll mit unterschiedlichen Ansätzen durchgeführt. Dies betrifft u.a. die Probenahme (aus dem Sammelfahrzeug, aus Sammelbehältern), die Bestimmung des Stichprobenumfangs und die statistische Auswertung der Ergebnisse. Damit sind die Ergebnisse dieser Analysen nur bedingt vergleichbar. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung eines Leitfadens für die Planung und Durchführung von Sortieranalysen für Restmüll. Die Bearbeitung erfolgt in Zusammenarbeit mit der Technischen Arbeitsgruppe Sortieranalysen, die seitens des BMLFUW koordiniert wird.
Offenbar verlässt eine große Zahl von Elektro(nik)altgeräten/Elektroschrott nach der Entledigung durch die Nutzer Deutschland als Gebrauchtgüter. (Bisher gibt es ebenso wenig konkrete Zahlen wie ein klares Bild von den Akteuren und Strukturen.) Hierdurch gehen in erheblichem Umfang Sekundärressourcen (Edelmetalle etc.) verloren, da in den Zielregionen (insbes. Afrika und Asien) eine Verwertung entsprechend dem Stand der Technik nicht gegeben ist. Zugleich gehen davon erhebliche Gefahren für Mensch und Umwelt aus. Problematisch ist in dem Zusammenhang u.a. - die unklare rechtliche, für die Kontrolle aber maßgebliche Abgrenzung nach Abfall / Nicht-Abfall (Umgehung abfall- und ressourcenpolitischer Ziele), - die Identifikation geeigneter Stellschrauben in Deutschland und der EU (Abfallverbringungsrecht, Statistik) sowie - die Vermittlung effizienter Entsorgungs- und Behandlungstechniken in die betroffenen Zielregionen, die Wertstoffrückgewinnung, Ressourcenschonung und Umweltschutz ermöglichen. Ziel des Vorhabens ist es, - den Export von Altprodukten/Abfällen und Gebrauchtgütern soweit wie möglich (ggf. auf empirischer Basis) zu quantifizieren und qualifizieren; - speziell am Beispiel der Elektro(nik)altgeräte, die nach Afrika und Asien verbracht werden, entsprechende kommunikative, organisatorische und administrative Maßnahmen im Inland wie im Ausland (und unter Berücksichtigung anderer europäischer Ansätze) sowie eine dazu passende rechtliche Regelungsstruktur zum Schutz der Umwelt und der Ressourcen in Zusammenarbeit mit allen beteiligten Akteuren (ggf. über das Abfallrecht und den deutschen Rechtsrahmen hinaus) abzuleiten, allgemeine Maßnahmenvorschläge zu erarbeiten und dabei die Übertragbarkeit für andere problematische Produkt- und Stoffströme und Zielregionen (z.B. Südostasien) zu berücksichtigen.
In-vitro-Gentoxizitätsprüfungen waren die ersten regulatorisch anerkannten tierversuchsfreien Alternativmethoden und sind seit langem im Einsatz. Sie verfügen allerdings über eine ungenügende Spezifität. So können DNS-schädigende Substanzen sehr gut (zu ca. 89Prozent) als Mutagene identifiziert werden, aber ca. 75Prozent der unbedenklichen Stoffe werden fälschlicherweise auch als Mutagene ausgelesen. Den erhaltenen Invitro-Ergebnissen kann somit nicht vollends vertraut werden und zusätzliche In-vivo-Versuche müssen durchgeführt werden, um Befunde zu untermauern oder zu widerlegen. Entsprechende Tierversuche untersagt der Gesetzgeber ab 2009 für die Abschätzung des genotoxischen Potentials von kosmetischen Inhaltsstoffen. Zudem wird durch die Änderung des Chemikalienrechtes eine Neubewertung von ca. 30.000 Altstoffen nötig. Viele dieser vor 1981 vermarkteten Substanzen müssen somit auch auf ihr gentoxisches Potential geprüft werden. Um Tierversuche zu vermeiden, erfordern beide Umstände dringend die Entwicklung neuer In-vitro-Methoden zur Gentoxizitätsprüfung mit verbesserter Vorhersagekraft. Die geringe Vorhersagekraft der Tests scheint zum einen dadurch verursacht zu sein, dass die entsprechenden Daten weniger an humanen Zellen erhoben werden. Vielmehr basieren entsprechende Testsysteme auf Bakterien-, Hamster-, Maus- oder Rattenzellkulturen. Zudem werden die verwendeten Zellen in einfachen Testsystemen kultiviert, so genannten Monolayer-Kulturen, die die Ausbildung charakteristischer Zelleigenschaften nicht ausreichend erlauben. Im Projekt sollen mit einem seit Januar 2006 kommerziell erhältlichen Vollhautmodell zwei Genotoxizitätsprüfungen entwickelt werden. Das Phenion®-Vollhautmodell erlaubt die wiederholte topische Applikation von Testsubstanzen, spiegelt die Barrierefunktion der nativen Haut wieder, die der Monolayer Kultur fehl, und verfügt über den humanen hautspezifischen Fremdstoffmetabolismus. Mit diesem in-vivo-nahen Testsystem soll zum einen ein Mikrokern-Test entwickelt werden, für dessen In-vitro-Variante mit Zelllinien bereits ein Entwurf für eine OECD-Richtlinie erarbeitet wurde. Er erlaubt die Detektion permanenter Schädigungen wie Chromosomendoppelstrangbrüchen oder Fehlverteilungen von Chromosomen während der Zellteilung. Zum anderen soll ein Protokoll für den Comet-Assay erarbeitet werden, einem sensitiven Indikator-Assay mit weit verbreiteter Anwendung, der eine ganze Reihe an DNS-Schädigungen detektiert, die transienten Charakter haben können. Empfehlungen zu methodischen Standards sind bereits von internationalen Expertengruppen veröffentlicht worden. Da beide Test unterschiedliche Arten an DNS-Schädigungen detektieren und gleichzeitig die Erhebung von Daten mit größerer biologischer Relevanz erlauben, könnten die neuen Verfahren die bestehenden In-vitro-Testbatterien sinnvoll ergänzen und bei erfolgreichem Projektverlauf zur Verminderung und idealerweise sogar zum völligen Verzicht auf Tierversuche führen.
A) Problemstellung: Im Zuge der Vorbereitungen auf ein neues EU-Chemikalienrecht (REACH) sollen auf EU-Ebene Stoffe identifiziert werden, die persistent, bioakkumulierend und toxisch (PBT), oder sehr persistent und sehr bioakkumulierende (vPvB) sind. PBT-Stoffe sollen unter REACH zulassungspflichtig werden. Zu diesem Zweck wurde eine Liste mit potentiellen Verdachtsstoffen mit hohem Produktionsvolumen ( größer1000 t/a) erstellt. Mit dem Vorhaben sollen für zwei dieser Verdachtsstoffe, die u.a. auch in anderen Zusammenhängen bewertungsrelevant sind, Analysenmethoden für den Nachweis in Humanproben entwickelt und für geeignete Humanproben (Blut, Urin, Muttermilch) angewendet werden. Da aufgrund ihres Verwendungszwecks eine erhebliche Humanexpostition anzunehmen ist, wurden folgende Stoffe ausgewählt: Octamethylcyclotetrasiloxan (CAS 556-67-2) und Hexabromocyclododercan (CAS 25637-99-4). B) Handlungsbedarf BMU / UBA: RL des Rates 67/548/EG (neue Stoffe) und Verordnung 793/93/EWG (Altstoffe) sowie KOM(2003) 644 endgültig (Vorschlag für REACH); Prüfung der Exposition des Menschen gegenüber ausgewählten PBT-/vPvB-Verdachtsstoffen, Innenraumproblematik. C) Zie1 des Vorhabens ist es eine Analysenmethode zu entwickeln und zu untersuchen, ob ausgewählte Humanproben mit diesen PBT-Verdachtsstoffen belastet sind. Sollte eine Aufnahme der Stoffe in den menschlichen Körper nachgewiesen werden, würde das den Besorgnisgrund für diese BPT-Verdachtsstoffe erheblich verstärken. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens würden dann die Notwendigkeit des Zulassungsverfahrens für derartige Stoffe unter REACH stützen.
Der im Oktober 2003 vorgelegte Verordnungsvorschlag für die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von Chemikalien (REACH) legt fest, welche Informationen im Rahmen des Registrierungsverfahrens für Stoffe zu liefern sind. Im Rahmen von REACH sind allerdings mehrere Möglichkeiten vorgesehen, auf die Durchführung einzelner Prüfungen zu verzichten, wenn dies ausreichend begründet wird. Der Verzicht auf die Durchführung einzelner Prüfungen wird in REACH als 'Waiving' bezeichnet. Als 'expositionsbezogenes Waiving' wird ein Verzicht auf die Durchführung von Studien bezeichnet, wenn die Begründung darauf gestützt ist, dass es zu keiner relevanten Exposition von Mensch und Umwelt durch den zu registrierenden Stoff kommt. Doch für die Beantwortung der grundsätzlichen Frage: 'Was ist unter einer relevanten Exposition zu verstehen?' fehlten bisher klare Kriterien und rechtssichere Definitionen. Im Verordnungsvorschlag werden in den Anhängen VI, VII und VIII je nach Textstelle unterschiedliche Begriffe für ein Waiving aufgrund der Exposition verwendet ('no relevant exposure', 'limited exposure', 'no exposure', 'no significant exposure', 'unlikely exposure'). Mit Exposition ist hierbei der Kontakt des Menschen oder der Umwelt mit einem Stoff gemeint. Ergänzend wird auch in Anhang IX auf das expositionsgesteuerte Waiving eingegangen. Risikomanagementmaßnahmen, welche die Exposition beeinflussen, werden an mehreren Stellen des REACH-Verordnungsvorschlages angesprochen. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt hat das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und der Verband der Chemischen Industrie e.V. (VCI) mit Unterstützung des Öko-Instituts in Kooperation mit dem Forschungs- und Beratungsinstitut Gefahrstoffe (FoBiG) und dem Institute Ökologische Netze dazu jetzt Konkretisierungen vorgelegt. Anhand von 17 konkreten Stoffbeispielen erarbeiteten die WissenschaftlerInnen die entsprechenden Expositionssituationen und konkrete Kriterien für das Fehlen einer relevanten Exposition und den daraus abzuleitenden Verzicht auf bestimmte Testanforderungen. Sie prüften auch, ob solche konkretisierten Waiving-Bedingungen in der Praxis umsetzbar sind. Im humantoxikologischen Bereich wurde vorrangig die Frage bearbeitet, unter welchen Bedingungen auf den 28-Tage-Toxizitäts-Test gemäß Anhang VI verzichtet werden kann, als Beispiel für einen Test mit wiederholter Applikation. Das Projekt wurde organisatorisch und inhaltlich vom Öko-Institut unterstützt, gemeinsam mit dem Forschungs- und Beratungsinstitut Gefahrstoffe (FoBiG) und dem Institut Ökologische Netze. An dem Projekt wirkten weitere ExpertInnen des VCI und seiner Mitgliedsunternehmen, der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), des Umweltbundesamtes (UBA) und des Bundesinstitutes für Risikobewertung (BfR), des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit (BMWA), des Beratergremiums für Altstoffe (BUA) und des Sachverständigenrates für Umweltfragen (SRU) mit.
Thin films of blends of organic semiconducting materials are increasingly used as active layers in light-emitting diodes and photovoltaic devices. The arrangement of the components at the nanometer level is the key to device perfomance, and the challenge is to optimize charge generation and transport at the same time. In this project, we used two fundamental structure formation mechanisms to control the thin-film morphology in organic photovoltaic devices. In both cases we used molecular self-assembly processes and a simple large-area compatible coating process from solution for film fabrication. Thereby, we preserve the low-cost potential that organic materials inherently offer for the fabrication of optoelectronic devices, as opposed to the various top-down printing and direct writing methods available to create and transfer structures on the sub-100 nm length scale. In one example, surface-directed spinodal demixing of an active/guest polymer mixture during spin coating was used to fabricate a vertically segregated bilayer film with a rough interface. Using a selective solvent, the guest polymer was then removed and the remaining film covered with a second active component. Bulk spinodal decomposition is the structure-determining process for large guest polymer weights and leads to a rather coarse interface structure. Only when surface segregation favours phase separation into a bilayer, submicron interface structures developed. With use of polystyrene as guest polymer, a poly(p-phenylenevinylene) derivative as electron donor and the acceptor C60, this resulted in much-improved solar cell performance, with external power efficiencies more than 3 times higher than those reported for that particular material combination so far. The second approach specifically relates to the patterning of cyanine dyes. Cyanines are charged cationic molecules and are accompanied by a negative counter ion. Cyanines intrinsically have properties which are useful for high-performing solar cells, but little is known about the nanoscale self-organization properties of molecular ionic blends. We recently found that thin films spin-coated from a cyanine dye/PCBM (a C60 derivative) mixture show small-scale phase-separated morphologies. The mechanism leading to these morphologies does not occur by phase separation alone, but by destabilization of interfaces in a transient bilayer that forms during spin coating. Both layers destabilize via a process called liquid-liquid dewetting. We believe that electrostatic forces drive the destabilization of the films. We found that liquid-liquid dewetting results in a large variety of phase morphologies, with tunable dimensions well below 50 nm. Fine tuning of the morphology can be achieved by material independent parameters such as film thickness and annealing temperature. Solar cells were fabricated and performance figures were related to the internal film structure. (abridged text)
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