Für eine umwelt- und gesundheitsverträgliche Gestaltung der Nanotechnologie sind Maßnahmen der Risikoerkennung und gegebenenfalls Risikominimierung frühzeitig durchzuführen. In der von BAuA, BfR und UBA gemeinsam erarbeiteten Forschungsstrategie ist der notwendige Forschungsbedarf hierfür benannt. Dort wird auch intensivierte Forschung zur Ermittlung der chronischen Toxizität von Nanomaterialien gefordert. Bisher liegen nur sehr vereinzelt Untersuchungen zur chronischen Toxizität von Nanomaterialien mit dem Endpunkt Kanzerogenität vor. Eine Einschätzung hinsichtlich eines möglichen kanzerogenen Potentials von Nanomaterialien, insbesondere im umweltrelevanten Niedrigdosisbereich ist deshalb derzeit nicht möglich. In einer Kooperation des BMU mit der BASF soll nun unter Beteiligung der Bundesoberbehörden BAuA, BfR und UBA eine chronische Inhalationsstudie mit nano CeO2 (Ceriumdioxid) an Ratten realisiert werden. Das UBA beteiligt sich an dieser Langzeitstudie mit einer erweiterten histophathologischen Untersuchung der Lungen sowie Untersuchungen zur Gentoxizität.
Projektziel war die Entwicklung eines Konzeptes, um Nanomaterialien (NM) hinsichtlich ihrer Ökotoxizitat für Algen, Daphnien, und den Fischembryo zu gruppieren. Dabei wurden fünf Arbeitsschritte durchlaufen: (i) Auswahl von insgesamt 14 NM, die sich auf die Materialtypen Ag, ZnO, TiO2, CeO2, und Cu aufteilten; (ii) umfassende physikalischĄ-chemische Charakterisierung aller Materialien in Wasser und den drei Testmedien; (iii) Entwicklung von Hypothesen zur erwarteten Ökotoxizitat; (iv) ökotoxikologische Testung aller NM in den drei ausgewählten Testsystemen; (v) Erprobung verschiedener Gruppierungsänsatze auf Basis der physikalischĄ-chemischen Parameter (PCParameter), die als relevant für die aquatische Ökotoxizitat identifiziert worden waren. Als relevant wurden Morphologie, Stabilität (Ionenfreisetzung, Kristallstruktur) und die Ökotoxizitat der chemischen Verbindung identifiziert und darauf basierend ein Schema zur Gruppierung vorgeschlagen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass weitere Parameter zu berücksichtigen sind. Es zeigte sich weiterhin, dass keine sinnvolle Gruppierungshypothese auf einem einzelnen PCĄ-Parameter beruhen kann. Für eine sinnvolle Gruppierung ist ein Set von Parametern notwendig. Um das vorgeschlagene Gruppierungskonzept im Hinblick auf die regulatorische Anwendung zukünftig weiterzuentwickeln sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: (i) gezielte Berücksichtigung von Oberflächenmodifikationen, die bewusst bei dem Projekt ausgeschlossen worden waren; (ii) Ersatz des Fischembryotests aufgrund seiner geringen Sensitivität; (iii) Anpassung der Methoden zur Bestimmung der Oberflächenreaktivitat, da keine Übereinstimmung zwischen den entsprechenden Messwerten und der Ökotoxizitat ermittelt wurde; (iv) die Kinetik ausgewählter PCĄ-Parameter (Agglomerationsverhalten; ZetaĄ-Potential, Reaktivität, Löslichkeit) im Test. Ferner wird eine größere Anzahl an ECĄ-Werten benötigt, um die Aussagekraft der Statistik zu erhöhen. Quelle: Forschungsbericht
Liquid hydrocarbon fuels are ideal energy carriers for the transportation sector due to their exceptionally high energy density and most convenient handling, without requiring changes in the existing global infrastructure. Currently, virtually all renewable hydrocarbon fuels originate from biomass. Their feasibility to meet the global fuel demand and their environmental impact are controversial. In contrast, SUN-to-LIQUID has the potential to cover future fuel consumption as it establishes a radically different non-biomass non-fossil path to synthesize renewable liquid hydrocarbon fuels from abundant feedstocks of H2O, CO2 and solar energy. Concentrated solar radiation drives a thermochemical redox cycle, which inherently operates at high temperatures and utilizes the full solar spectrum. Thereby, it provides a thermodynamically favourable path to solar fuel production with high energy conversion efficiency and, consequently, economic competitiveness. Recently, the first-ever production of solar jet fuel has been experimentally demonstrated at laboratory scale using a solar reactor containing a ceria-based reticulated porous structure undergoing the redox cyclic process. SUN-to-LIQUID aims at advancing this solar fuel technology from the laboratory to the next field phase: expected key innovations include an advanced high-flux ultra-modular solar heliostat field, a 50 kW solar reactor, and optimized redox materials to produce synthesis gas that is subsequently processed to liquid hydrocarbon fuels. The complete integrated fuel production chain will be experimentally validated at a pre-commercial scale and with record high energy conversion efficiency. The ambition of SUN-to-LIQUID is to advance solar fuels well beyond the state of the art and to guide the further scale-up towards a reliable basis for competitive industrial exploitation. Large-scale solar fuel production is expected to have a major impact on a sustainable future transportation sector.
Es werden synergistische & anatagonistische Toxizitätsmechanismen von Gemischen bestehend aus Nanopartikeln & löslichen Chemikalien in unterschiedlichen Leberzelllinien & Primärhepatozyten untersucht. Als Beispielsubstanzen werden hierbei Ceriumdioxid Nanopartikel und Paracetamol sowohl als Einzelsubstanzen als auch als Substanzgemische exponiert. Neben der Bestimmung von Überlebensraten und der Gentoxizität werden Studien zur Veränderung von Metabolitmustern im Gesamtmetabolom nach Exposition vermittels massenspektrometrischer Analytik durchgeführt. Bei denjenigen Zellkulturansätzen, bei denen sich charakteristische Toxizitätsmerkmale oder signifikante Veränderungen im Gesamtmetabolom zeigen, werden detaillierte Analysen zur Partikelverteilung sowie Biokinetikstudien zur Partikelaufnahme vermittels bildgebender Massenspektrometrie durchgeführt. Die Ergebnisse der Arbeiten sollen aufzeigen ob und wenn ja durch welche Mechanismen sich toxikologisch relevante Wirkmechanismen in den Zellkulturen manifestieren. Die so gewonnenen Daten sollen der Weiterentwicklung der Risikobewertung von Nanomaterialien und regulatorischen Zwecken dienen.
Obwohl die Anwendungen und Produktionsmengen von Nanopartikeln stetig zunehmen, fehlen umfassende Grundlagen für die Abschätzung von Umweltrisiken. Im Rahmen des Projektes Nano-DESTINARA soll untersucht werden, inwiefern Kläranlagen als Eintragspfade von Nanopartikeln in Gewässer fungieren. Kenntnisse über die relevanten Stoffströme von Nanomaterialien in der kommunalen Abwasserreinigung sind als Basis für die Berechnung von PEC-Werten (predicted environmental concentration) im Rahmen eines Risk-Assessments für die aquatische Umwelt von zentraler Bedeutung. Um die Wissenslücke zum Verhalten von Nanopartikeln in der kommunalen Abwasserreinigung zu verringern, liegt das Ziel des vorliegenden Projektes in der Ermittlung der Auswirkungen ausgewählter Nanopartikel (Titandioxid, Silber, Cerdioxid und Fullerene) auf die Reinigungsleistung von kommunalen Kläranlagen. Dies umfasst sowohl die Bestimmung der akuten und chronischen Hemmwirkung auf die unterschiedlichen Bakterienbiozönosen von Kläranlagen als auch die Identifizierung relevanter Stoffströme. Ein weiteres Ziel liegt in der Grundlagenerarbeitung für Messkonzepte, sowohl für die Kläranlagen selbst als auch für den Austrag in unterschiedliche Umweltkompartimente (Wasser, Boden) und einer Expositionsabschätzung für die ausgewählten Nanopartikel in Österreich. Hinsichtlich der chemischen Analytik wird die Entwicklung einer Analysenmethode für Fullerene angestrebt. Zur Zielerreichung werden am Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft der Technischen Universität Wien, welches auf langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der biologischen Abwasserreinigung und Untersuchungen zum Verhalten von Spurenstoffen auf Kläranlagen verweisen kann, Versuche im Labormaßstab durchgeführt und zusätzlich repräsentative kommunale Kläranlagen beprobt. Die Analyse der eingesetzten Substanzen erfolgt durch die Umweltbundesamt GmbH, deren Kompetenz auf der Umwelt- und Spurenanalytik liegt. Um Aussagen über akute Hemmwirkungen von Nanopartikeln auf die Kläranlagenbiozönosen treffen zu können, werden Respirationsmessungen mit unterschiedlichen Testkonzentrationen und Belebtschlämmen kommunaler Kläranlagen durchgeführt. Für die Langzeitauswirkungen und das Verhalten in der Abwasserreinigung werden über mehrere Monate Modellkläranlagen mit und ohne Zudosierung der ausgewählten Nanopartikel betrieben, während die Adsorptionseigenschaften der untersuchten Belebtschlämme zusätzlich in Batchtests ermittelt wird. Die Bilanzierung der eingesetzten Nanopartikel erfolgt über die chemische Analytik in den einzelnen Matrizes der Laboranlagen, mit Hilfe von für CSB, Stickstoff und Phosphor evaluierten Massenbilanzen. Die so berechneten relevanten Stoffströme und -senken gehen in eine Expositionsabschätzung für Österreich ein und bilden die Grundlage für die Entwicklung von Messkonzepten für Kläranlagen selbst und für den Eintrag der untersuchten Nanopartikel in die unterschiedlichen Umweltkompartimente (Wa
Im schutzgutübergreifenden Ansatz von dem Verbundvorhaben nanoGRAVUR werden Gruppierungsansätze für Nanomaterialien (NMs) zu den Aspekten Exposition und Gefährdungspotential für Mensch und Umwelt entwickelt. Fraunhofer IME beschäftigt sich mit dem Umweltverhalten und der Ökotoxizität. In einem ersten Schritt werden Kriterien und Strategien entwickelt, die es ermöglichen, NMs hinsichtlich ihres Umweltverhaltens unter Einbeziehung von NM-spezifischen Eigenschaften und Umweltparametern zu gruppieren. Hinsichtlich des Umweltverhaltens ist das Fraunhofer IME verantwortlich für die Aspekte 'Transformation in Boden und Sediment' und - gemeinsam mit den Partnern - für Transformation in Gewässern'. Die Entwicklung in Bezug auf die Ökotoxizität erfolgt auf Basis von Toxizitätsprofilen, wobei zunächst materialtypspezifisch vorgegangen wird. Dabei beschäftigt sich das Fraunhofer-IME primär mit den NM-Typen Kaolin / Bentonit, Fe0 / Fe2O3 / Fe3O4, CaCO3, Ag, Au. Weitere Materialtypen wie beispielsweise CeO2, Cu/CuO, SiO2, TiO2 und ZnO werden durch die Partner abgedeckt. In einem zweiten Schritt werden die Gruppierungshypothesen experimentell gemeinsam mit den Partnern überprüft und ggf. modifiziert, wobei der Schwerpunkt der Arbeiten im Fraunhofer-IME auf der biotischen und abiotischen Transformation in Kläranlagen, Böden und Gewässern bzw. auf der terrestrischen Ökotoxizität liegt. Im Rahmen des Gesamtprojektes abgestimmte NMs werden in bzw. in Anlehnung an standardisierte OECD-Testverfahren untersucht. Unter Leitung des Fraunhofer IME werden schließlich die Gruppierungsansätze hinsichtlich Exposition, Umweltverhalten und Ökotoxizität zu einer Risikogruppierung für die Umwelt zusammengeführt. Für NMs, die prinzipiell in die Umwelt eintreten können, ist ein Vergleich von potentieller Umweltkonzentration und Wirkung vorzunehmen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich die NMs über den Lebenszyklus und in der Umwelt verändern können, was auch eine veränderte Ökotoxizität nach sich ziehen kann. Somit ist das Risiko nicht statisch sondern dynamisch zu betrachten.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 44 |
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| Chemische Verbindung | 3 |
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