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InnoMat.Life – Innovative Materialien und neue Produktionsverfahren: Sicherheit im Lebenszyklus und der industriellen Wertschöpfung
Projektbericht:
InnoMat.Life untersuchte ausgewählte innovative Materialien im Lebenszyklus und betrachtete Materialeigenschaften, Freisetzung und Exposition sowie potentielle Gefahren für Mensch und Umwelt. Im Fokus standen drei innovative Materialklassen: (Nano-)Fasern; polydisperse Polymerpartikel für die additive Fertigung und Materialien mit komplexer Zusammensetzung und/ oder Morphologie. InnoMat.Life baute auf vorhandenem Wissen primär der Nanosicherheitsforschung auf und prüfte beispielsweise Anwendbarkeit/ Übertragbarkeit von vorhandenen Untersuchungsmethoden. Um nicht jede Materialvariante vollumfänglich einzeln untersuchen zu müssen, widmete sich InnoMat.Life der Entwicklung von Kriterienkatalogen zur Beschreibung der Ähnlichkeit sowie der Etablierung von Gruppierungsansätzen als übergeordnetem Projektziel. InnoMat.Life lieferte damit einen wichtigen Beitrag zur Risikobewertung der ausgewählten innovativen Materialien.
(1) (Nano-)Fasern
Das Faserwirkprinzip beschreibt ein gut charakterisiertes morphologisches Wirkprinzip nach welchem Fasern mit bestimmten physikochemischen Eigenschaften (sogenannte WHO-Fasern) nach inhalativer Exposition zu schwerwiegenden gesundheitlichen Schädigungen der Lunge führen können. Nanofasern stellen eine besondere Herausforderung dar. Dünne Fasern sind nicht steif genug, verknäueln sich und zeigen dann keine charakteristische Faserwirkung. InnoMat.Life baute auf dem vorhandenen Wissen wie z.B. aus dem BMBF Projekt nanoGRAVUR (Förderkennzeichen 03XP0002) oder dem EU Projekt GRACIOUS (Grant Agreement No 760840) auf, allerdings wurde erstmals eine breitere Faserauswahl untersucht, darunter auch verschiedene Nanofasern.
(2) polydisperse Polymerpartikel für die Additive Fertigung (3D-Druck)
Viele Polymere gelten als biokompatibel, so dass diese nach dem OECD „Polymers of Low Concern“ Konzept als Gruppe betrachtet werden können. Im Projekt wurde untersucht, wieweit das Konzept auf Polymerpartikel übertragbar ist und welche Kriterien dann zu berücksichtigen sind. Insbesondere im Fokus standen hierbei Polymerpartikel für innovative Anwendungen, konkret aus der additiven Fertigung. InnoMat.Life hat erstmals eine größere Auswahl unterschiedlicher Polymerpartikel systematisch untersucht, viele wertvolle Methoden etabliert und damit einen wichtigen Beitrag zur Risikobewertung geleistet.
(3) Materialien mit komplexer Zusammensetzung und/oder Morphologie
Für diese Materialklasse lag der Fokus auf der Charakterisierung eines potentiellen Einflusses der Morphologie auf die Gefährdung. Dazu wurden für ausgewählte Materialien verschiedene Formen untersucht (z.B. Titandioxid Partikel gegenüber Würfeln oder Fasern). Jedoch zeigte nur die Faserform eine besondere Wirkung. Darüber hinaus wurden verschiedene hybride Metallpartikel für die additive Fertigung untersucht. Es zeigten sich dabei aber keine besonderen Auffälligkeiten. Basierend auf den Ergebnissen und den untersuchten Kriterien wurde ein übergeordnetes Schema zur Gruppierung komplexerer Materialien erarbeitet.
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- Ausführliche Zusammenfassung der InnoMat.Life Projektergebnisse (, 200 KB)
Projekt Webseite: www.innomatlife.de
InnoMat.Life Project Team (c) InnoMat.Life Projekt Konsortium
Förderkennzeichen: BMBF - 03XP0216
Laufzeit: 01.04.2019 - 31.03.2022 (verlängert bis 30.06.2022)
Projektleitung
Projekt-Partner
https://www.baua.de/DE/Home/Home_node.html
https://www.ime.fraunhofer.de/
https://www.technologiefoerderung-muenster.de/unternehmen/ibe-rd-ggmbh
Veröffentlichungen
2022
- Pfohl P., Bahl D., Rückel M., Wagner M., Meyer L., Bolduan P., Battagliarn G., Hüffer T., Zumstein M., Hofmann T., Wohlleben W.. (2022) Effect of Polymer Properties on the Biodegradation of Polyurethane Microplastics, In: Environmental Science & Technology, https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.2c05602
- Emecheta EE, Borda Borda D, Pfohl PM, Wohlleben W, Hutzler C, Haase A, Roloff A A (2022). Comparative Investigation of the Sorption of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons to Various Polydisperse Micro- and Nanoplastics using a Novel Third-Phase Partition Method. In: Microplastics and Nanoplastics 2, 29 (2022). https://doi.org/10.1186/s43591-022-00049-9
- Pfohl P., Wagner M., Meyer L., Domercq P., Praetorius A., Hüffer T., Hofmann T., Wohlleben W. (2022). Environmental Degradation of Microplastics: How to Measure Fragmentation Rates to Secondary Micro- and Nanoplastic Fragments and Dissociation into Dissolved Organics. In: Environmental Science & Technology 56(16):11323-34. https://doi.org/10.1021/acs.est.2c01228
- Hund-Rinke K, Broßell D., Eilebrecht S., Schlich K., Schlinkert R., Steska T., Wolf C., Kühnel D. (2022). Prioritising nano- and microparticles - identification of physicochemical properties relevant for toxicity to Raphidocelis subcapitata and Daphnia magna. In: Environmental Sciences Europe 34:116; https://doi.org/10.1186/s12302-022-00695-z
2021
- Pfohl P., Roth C., Meyer L., Heinemeyer U., Gruendling T., Lang C., Nestle N., Hofmann T., Wohlleben W., and Jessl S. (2021): Microplastic extraction protocols can impact the polymer structure. In: Microplastics and Nanoplastics 1:8. https://doi.org/10.1186/s43591-021-00009-9
2020
- Broßell D., Meyer-Plath A., Kaempf K., Plitzko S., Wohlleben W., Stahlmecke B., Wiemann M., and Haase A. (2020): A human risk banding scheme for high aspect-ratio materials. In: Synthetic Nano-and Microfibers. Wetsus.nl. ISBN: 978-1-71663-242-6. https://www.baua.de/EN/Service/Publications/Essays/article2959.html