Nanostäube – Beachtung Explosionsschutz relevanter Parameter

In zahlreichen Produkten und Anwendungen kommen Nanomaterialien zum Beispiel in Form von Nanoporösen Materialien, Nanokompositen oder
Metallen und Legierungen zum Einsatz. Technisch erzeugt können diese als sogenannte Nanoobjekte und Nanopartikel im Größenbereich von 1 bis 100nm vorkommen. Weiterhin unterscheidet man nanoskalige Strukturen. Unbeabsichtigt entstandene Stäube in diesem Größenbereich werden auch als Ultrafeinstäube bezeichnet. Vor allem bei der Herstellung von Farben, Polymeren oder Beschichtungen, wird auf Nanomaterialien zurückgegriffen, um als widerstandsfähiges Trägermaterial bestimmte Produkteigenschaften zu erzeugen. Nanostrukturierte Stoffe wie Titanoxide kommen seit mehr als über 35 Jahren zum Einsatz und werden großtechnisch hergestellt und finden Anwendung in Hautcremes.

Ein weiteres aktuelles Beispiel aus der Forschung und Entwicklung lässt erkennen, welches Potential zum Beispiel in Nanopartikel aus Korund für den Bau von Autokatalysatoren oder für die Produktion von Ammoniak hat.

 

Herstellung von Korund Nanopartikeln durch mechanochemisches Mahlen (Quelle:  Amol Amrute, MPI für Kohlenforschung)

 

Aufgaben für den Arbeitgeber

Zweifelsohne ist die Nanotechnologie eine Schlüsseltechnologie, die es ermöglicht Produkte leistungsfähiger, Fertigungsprozesse effizienter sowie Herstellungsverfahren zu verbessern oder überhaupt erst zu ermöglichen. Neben zahlreichen Chancen sollten mögliche Gefahren beim Umgang und Einsatz von Nanomaterialien frühzeitig berücksichtigt werden. Grundsätzlich gilt auch hier die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV § 6 Abs. 4.) Demnach hat der Arbeitgeber festzustellen, ob die verwendeten Stoffe, Gemische und Erzeugnisse bei Tätigkeiten, auch unter Berücksichtigung verwendeter Arbeitsmittel, Verfahren und der Arbeitsumgebung sowie ihrer möglichen Wechselwirkungen, zu Brand- oder Explosionsgefährdungen führen können. Neben dem Brand- und Explosionsschutz sind vor allem Arbeitssicherheits- und Umweltanforderung zu berücksichtigen. Hierzu gehört unter anderen:

  • Stoffdaten zu ermitteln (Sicherheitsdatenblatt, ggf. Stoffanalysen)
  • Einstufung der Stoffe (Reinstoffe und ggf. Stoffgemische)
  • Explosionsbestimmung und -bewertung
  • Durchführen von Gefährdungsbeurteilungen
  • Festlegen von Schutzmaßnahmen
  • Einbindung in das Risikomanagement

Nanostäube oder nanostrukturierte Materialien weisen nicht selten gegenüber Stäuben größerer Korngrößen und Strukturen, spezifische Besonderheiten und veränderte Stoffeigenschaften auf: so zum Beispiel:

  • Erhöhte Reaktivität durch hohe spezifische Oberflächen
  • Veränderte physikalische Materialeigenschaften
  • Zellgängigkeit bestimmter Nanopartikel
  • Neigung zu Agglomeraten und Anbindung an andere Substanzen

Explosionsschutz relevante Parameter und Stoffkenngrößen können sich zwischen Nanostäuben und makroskopischen Stäuben deutlich unterscheiden. Bei Nano Aluminiumstäuben findet zum Beispiel die Verbrennungsreaktion bereits mehr als 200 bis 300 °C vor der Schmelztemperatur statt. (Vgl. Abschlussbericht Projekt F 2261, S.54)

 

Fazit

Perse bedeutet das nicht, dass Nanostäube und nanostrukturierte Materialien aus Sicht des Explosionsschutzes gefährlicher sind, als makroskopische Stäube. Vielmehr gilt es die vorhandenen Arbeits- und Prozessschritte sowie organisatorische und technische Maßnahmen wie Filter, Absaugeinrichtungen oder die persönliche Schutzausrüstung auf Eignung zu prüfen beziehungsweise entsprechend den vorhandenen Bedingungen festzulegen. Auch sollten mögliche Zündquellen im Zusammenhang mit dem Einsatz neuer oder veränderter Stoffzusammensetzungen betrachtet werden, um den Explosionsschutz sicher zu stellen.

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