Spotlight April 2022: Eine neue Risikobewertung von Nanomaterialien beim 3D Druck ist notwendig

Die Verwendung von Nanomaterialien im 3D Druck hat großes Potential. Aufgrund der Eigenschaften von nanoskaligen Materialien können viele Anforderung im 3D Druck umgesetzt werden. Diese einzigartigen, auf der Größe der Teilchen basierenden Eigenschaften führen jedoch auch dazu, dass neue Risikobewertungen vorgenommen werden müssen. Denn werden die Nanopartikel im Druckprozess oder anschließen aus dem fertigen Produkt freigesetzt, könnten sie eine Gefahr für Menschen und die Umwelt darstellen. Zukünftige Risikoeinschätzungen von Nanomaterialien müssen sich daher nicht nur mit den „nicht-nano“ Eigenschaften der verwendeten Substanzen beschäftigen, sondern auch deren größenbasierenden Eigenschaften bewerten.
Der Übersichtsartikel von Taylor et al. stellt den aktuellen Stand der Technik hinsichtlich der Verwendung bzw. Entstehung von Nanomaterialien im 3D Druck dar. Er geht aber auch auf die aktuellen Sicherheitsvorkehrungen und Bestimmungen ein, die im Umgang mit Nanopartikeln beim 3D Druck in verschiedenen Ländern beachtet werden müssen.
3D Druck wird in vielen Wirtschaftszweigen, unter anderem im Auto- und Flugzeugbau verwendet. Am häufigsten kommen Aluminiumoxid oder Zirkoniumdioxid als Nanomaterialien zum Einsatz. Die größte Gefährdung für den Menschen geht von freigesetzten und anschließend eingeatmeten oder über die Haut aufgenommenen Nanopartikeln aus (siehe auch „Wie werden innovative Materialien bzw. Nanomaterialien aufgenommen?„). Diese sind in Polymeren (z.B. Polyurethane), Metallen (z.B. Aluminiumoxid) oder biologischen Materialien (z.B. Zellulose) eingebettet. Daher werden die Nanomaterialien hauptsächlich eingebettet in diese Trägermaterialien freigesetzt, aber auch eine Entstehung während des Druckprozesses zur Verdampfungsvorgänge ist möglich. Bisher ist es schwierig die Freisetzung von einzelnen Nanopartikeln über den Lebenszyklus nachzuverfolgen.
Zukünftige nanospezifische Verordnungen müssen daher Analysen des Lebenszyklus, das Freisetzungspotential, sowie eine Abschätzung des Gefährdungspotentials für Mensch und Umwelt enthalten. Aufgrund fehlender Daten zu Anzahl und Form der freigesetzten Nanomaterialen (frei oder gebunden) beim 3D Druck bestehen jedoch weiterhin viele Ungewissheiten über das genaue Risiko. Da jedoch das Wissen darüber zunehmen wird, werden in Zukunft auch die Regulationen (z.B. zum Arbeitsschutz) spezifischer sein müssen.
Abschließend weisen die Autoren daraufhin, dass eine frühzeitige Absprache von 3D Drucker Herstellern mit Behörden dazu führen kann, dass zukünftige Verordnungen sowohl dem Sicherheitsgedanken gerecht werden, als auch die praktische Umsetzung ermöglichen.

Original Publikation:

Alicia A. Taylor, Elaine L. Freeman, Merel J.C. van der Ploeg, Regulatory developments and their impacts to the nano-industry: A case study for nano-additives in 3D printing. Ecotoxicology and Environmental Safety 2021, 207, 111458.