Gefährdung durch Nanomaterialien in der Lebensmittelbranche unter besonderer Berücksichtigung des Explosionsschutzes

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Tonmineral-Beschichtung mit Nano-Titandioxid-Partikeln (im Auftrag durchgeführt vom Institut für Arbeitsschutz, Sankt Augustin)

Jährlich kommt eine Vielzahl von neuen Nanomaterialien mit vielversprechenden Anwendungsmöglichkeiten auf den Markt. Aktuell z.B. Tonminerale mit Nano-Titandioxid-Beschichtung (Abb. 1), die einen metallischen Glanz z.B. in Fettglasuren auf den Oberflächen von Pralinen erzeugen. Die gesundheitlichen Gefahren der inhalativen Exposition beim Umgang mit diesen Materialien sind bislang nicht bekannt. Im Rahmen des Projekts soll das Spektrum der Expositionsbestimmungen an Arbeitsplätzen neben den bereits bekannten nanoskaligen Zusätzen (Hacke, 2018) auch neuartige Nanomaterialien umfassen, um ein möglichst breites Verwendungsspektrum in der Lebensmittelindustrie abzudecken. Ziel des Projekts ist ein Erkenntnisgewinn, aus dem sich Einschätzungen auf zukünftige sicherheitstechnische und gesundheitliche Risiken ableiten lassen. Im Vordergrund des Projekts stehen neuartige Nanomaterialien wie Zellulose und Tonminerale. Im Anschluss an die Expositionsermittlung am Arbeitsplatz werden anhand der in den Betrieben verwendeten Produkte an ausgewählten Stäuben die explosionstechnischen Kenngrößen sowie das Zündverhalten ermittelt.
Die bisherigen Ergebnisse des Projekts "Einfluss von nanoskaligen Hilfsstoff-Zusätzen auf das Zünd- und Explosionsverhalten von Lebensmittelstäuben" (siehe auch Beitrag im Newsletter 01/2019) bestätigen, dass nicht brennbare nanoskalige Zusätze wie Siliziumdioxide durchaus einen deutlichen Einfluss auf das Zünd- und Explosionsverhalten von pulverförmigen Produktmischungen haben. Beispielsweise nimmt die Mindestzündenergie im Vergleich zu reinem Weizenmehlstaub deutlich ab, was ein höheres Risikopotential darstellt, da sich die Anzahl der potentiell wirksamen Zündquellen erhöht. Mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse aus dem oben genannten Projekt sollen charakteristische Pulverkenngrößen (z.B. Fließverhalten) der Produktmischungen mit nanoskaligen Zusatzstoffen helfen, den Einfluss auf die explosionstechnischen Kenngrößen und das Zündverhalten zu erklären.
Die bisherigen Ergebnisse dieses Projekts bestätigen des Weiteren ein deutlich unterschiedliches Staubungsverhalten der Pulver-Mischungen. Während die Zugabe des nanoskaligen Siliziumdioxid zu z.B. Weizenmehl zu einer erheblichen Zunahme der Staubungsneigung führt, ist die Staubungsneigung der Weizenmehlmischung mit dem anteilig nanopartikulären Siliziumdioxid (≤ 50% Nanopartikel) deutlich geringer ausgeprägt. Dieses unterschiedliche Staubungsverhalten ist bislang nicht zu erklären und stellt bezogen auf die deutlich angestiegene Staubungsneigung ein höheres gesundheitliches Risikopotential dar. Entscheidend für die genannten Unterschiede könnte der Einfluss der unterschiedlichen Morphologien/ Strukturen auf die Eigenschaften der Produktmischungen sein. Dazu sind bislang keine Untersuchungen bekannt. Die Bestimmung von charakteristischen Kenngrößen wie das Fließverhalten sollen dazu beitragen, das unterschiedliche Verhalten zu verstehen (z.B. Fließfähigkeit, innere Reibung und Zeitverfestigung ("Cacking")).

Publikation:
S. Hacke: Messtechnische Bestimmung von Nanopartikel-Expositionen an Arbeitsplätzen der Lebens- und Futtermittelindustrie; Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft 78 (2018) Nr. 7-8, 279-286.

Ansprechpartner für weitere Informationen:
Dr. Susanne Hacke
E-Mail: susanne.hacke(ат)fsa.de