Synthetisch hergestellte Nanomaterialien in Konsumprodukten und deren Verbleib am Ende ihrer Nutzungsphase

摘要

Seit geraumer Zeit finden künstlich hergestellte und oberflächenmodifizierte Nanomaterialien in diversen Alltagsprodukten Anwendung. Für die gegenständliche Materialfluss-analyse wurden 6 Nanokonsumproduk-te ausgewählt, die am österreichischen Markt erhältlich sind und vorwiegend metallische Nanomaterialien enthalten (d. h.: Nano-Si0_2, -Ti0_2, -Ag oder CdSe-Quantenpunkte). Ein Produktbeispiel enthielt Kohlenstoffnanoröhrchen (kurz CNTs). Für die Materialflussanalysen mussten die Nanomaterial-Inputmen-gen auf Produktebene abgeschätzt werden. Anhand von Produktinformationen sowie wissenschaftlichen Publikationen wurden erste Hochrechnungen des österreichweiten Verbrauchs durchgeführt. Beim Produktbeispiel „TV-Ge-räte mit Quantenpunkt-Displays" war die Datengrundlage so dürftig, dass keine Mengenabschätzung möglich war. Dieses Szenario ist aber Beispiel dafür, dass bei vielen Produktkategorien mangelnde bis keine Produktinformationen vorliegen und für diese daher derzeit keine quantitative Abschätzung des Verbleibs von Nanomaterialien in Abfallströmen möglich ist. Die ersten Mengenabschätzungen zeigen, dass Nano-TiO_2 bereits im Tonnenmaßstab in Sonnencremen eingesetzt wird (in Österreich ca. 5,4 bis 40,8 t/a). Nano-Sio_2 in Autoversiegelungen, Nano-Ag in Wandfarben oder Putzlappen so- wie CNTs in Tennisschlägern werden hingegen eher im unteren einstelligen Kilogrammmaßstab eingesetzt. Anhand der Materialflussanalysen lässt sich abschätzen, dass sich metallische/ metalloxidische Nanomaterialien mit hoher Wahrscheinlichkeit im Zuge der Abfallbehandlung in Sekundärabfällen, wie Verbrennungsrückständen, anreichern, welche wiederum größtenteils deponiert werden. Kohlenstoffbasierte Nanomaterialien wie CNTs werden mit hoher Wahrscheinlichkeit während der Abfallverbrennung vollständig oxidiert. Ihre Elimination kann aber nur dann gewährleistet werden, wenn während der Verbrennung eine entsprechend lange Verweildauer bei hohen Temperaturen sichergestellt ist. Die Unsicherheiten bzw. großen Schwankungs-breiten der hochgerechneten Nano-materialflüsse verdeutlichen, dass es noch große Wissens- und Informationslücken gibt und vor allem entsprechender Forschungsbedarf hinsichtlich des genauen Umweltverhaltens von Nanoprodukten - insbesondere über das Verhalten und potenzielle Freisetzungspfade in der Entsorgungsphase - besteht.%For some time now, engineered and surface-modified nanomaterials have been used in various everyday products. For the material flow analyses presented in the following paper, six nano-based consumer products were selected that are available on the Austrian market and primarily contain metallic nanomaterials (nano-Si0_2, -Ti0_2, -Ag or CdSe quantum dots); one sample product contained carbon nanotubes (CNTs). For the purpose of the material flow analyses, it was necessary to estimate the amounts of nanomaterial input at the product level. On the basis of avail- able product information and academic publications, initial estimates of consumption in Austria were prepared. In the case of the sample product "televisions with quantum dot displays," there was too little data available to do so. However, this scenario offers valuable proof of the fact that little to no product information is available for many product categories, making it impossible to quantitatively estimate the amount of nanomaterials in waste streams. The initial estimates show that tons of nano-TiO_2 are already used in sun creams (ca. 5.4 to 40.8 t/year in Austria). In contrast, only several kilograms each of nano-SiO-2 (in automotive paint sealants), nano-Ag (in indoor paints and washcloths), and CNTs (in tennis rackets) are used each year. Based on the material flow analyses it can be assumed that, in the course of waste treatment, metallic/metal oxide nanomaterials very likely enrich in secondary waste like combustion residues, which in turn predominantly end up in landfills. Carbon-based nanomaterials like CNTs are most likely completely oxidized in the course of incineration. However, their elimination can only be ensured if they are subjected to high temperatures for a sufficiently long time. The uncertainties/substantial variances in the projected nanomaterial flows clearly show that there are still considerable gaps in our knowledge and available information, and that research regarding the exact environmental fate of nano-products - especially into their behavior and potential emission pathways in the disposal phase -is urgently needed.