Das Projekt "Teilprojekt A 03: Charakterisierung molekularer und histologischer Effekte von Mikroplastik in Gewebe (schnitten) aquatischer und terrestrischer Modellorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I durchgeführt. Bisher ist nur unzureichend verstanden, ob Effekte durch MP-Partikel bereits während der Darmpassage oder erst nach Aufnahme ins Gewebe auftreten. Außerdem ist nicht geklärt, welche Charakteristika der MP-Partikel diese Effekte bedingen. In diesem Projekt sollen daher erstmals lokale histologische und molekulare Veränderungen im Gewebe direkt mit einzelnen MP-Partikeln korreliert werden. Dazu dient eine Kombination von bildgebenden Analyse-Verfahren (FTIR, Raman, Massenspektrometrie) und klassischer Histologie. Die Untersuchungen werden mit MP-Partikeln unterschiedlicher Zusammensetzung und Morphologie (sphärische Partikel, Fragmente, Fasern) an aquatischen und terrestrischen Modellorganismen durchgeführt. Durch Analyse desselben Gewebeschnitts mit komplementären Methoden können molekulare und histologische Veränderungen im Gewebe direkt auf einzelne (spezifizierte) MP-Partikel zurückgeführt werden und dadurch neue Erkenntnisse über die Wirkmechanismen erhalten werden.
Das Projekt "Pyrolyse von Kohlenstoff-Fasermaterialien (Drehrohr)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt.
Das Projekt "InnoMat.Life - Innovative Materialien und neue Produktionsverfahren: Sicherheit im Lebenszyklus und der industriellen Wertschöpfung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin durchgeführt. InnoMatLife untersucht Testmethoden, Bewertungskriterien und Gruppierungsansätze, die größtenteils für die Nanoformen von Materialien entwickelt wurden, auf ihre Anwendbarkeit auf weitere Materialklassen. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass ihre breite Größenverteilung sie nicht eindeutig als Nanomaterialien identifizieren, wie polydisperse Materialien der industriellen Anwendung (z.B. Polymerpulver für die additive Fertigung), Materialien mit kritischen Geometrien oder Hybridmaterialien wie Pigmente. Darüber hinaus wird für alle Materialien der Lebenszyklus analysiert, anhand von Fallstudien. Die BAuA wird insbesondere die Anwendbarkeit von regulativ relevanten Testmethoden wie Staubbarkeitstests auf verschiedene Fasern untersuchen, sowie nominelle Nanofasern als auch mikroskalige. Diese Untersuchung soll die Frage beantworten, ob das Staubungsverhalten, insbesondere die Neigung zur Freisetzung von gesundheitsschädlichen Fasern, materialübergreifend geprüft werden kann. Zusätzlich werden die gleichen Materialien mit alternativen Methoden getestet, um zu prüfen, ob die jeweiligen Ergebnisse zu gleicher Band-gruppierung (niedrige, moderate oder hohe Staubigkeit) führen. Diese Untersuchzungen dienen der Erarbeitung einer harmonisierten Strategie für Staubbarkeitstests für Materialien mit faserförmigen Partikeln. Aerosole mit einem hohen Faseranteil werden für eine Reihe von Tests benötigt, insbesondere im Rahmen der Inhalationstoxikologie. Ein weiteres Ziel der BAuA ist die gezielte Aerosolgenerierung aus Pulvern, mit einem kontrollierbaren Anteil an einzelnen Fasern und im weiteren einer bekannten Längen- und Durchmesserverteilung. Es soll eine Methode entwickelt werden, die Fraktion der sog. WHO-Fasern aus dem Aerosol zu extrahieren, um sie gezielt in toxikologischen Experimenten einzusetzen. In InnoMatLife soll die Methode im Rahmen einer in vitro Pilotstudie zur Makrophagentoxizität von WHO-Fasern für die Dosisgenerierung genutzt werden.
Das Projekt "MetalSafety - Entwicklung von Bewertungskonzepten für faserförmige granuläre Metallverbindungen - Bioverfügbarkeit, Toxikologische Wirkprofile sowie vergleichende in vitro-, ex vivo- und in vivo-Studien." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Metallhaltige Partikel werden industriell breit eingesetzt. Für einige Metall-basierte Nanopartikel, wie beispielsweise CuO, zeigte sich bereits, dass zumindest zwei Aspekte zur einer potentiell toxischen Wirkung beitragen, nämlich einerseits bei hoher Biobeständigkeit und bei Überschreitung des alveolären Reinigungsmechanismus die Partikelwirkung und andererseits nach Aufnahme in die Zelle (Makrophage, Epithelzelle) bei entsprechender Löslichkeit im sauren Milieu der Lysosomen die intrazelluläre Freisetzung von möglicherweise toxischen Metallionen. Ziel des Teilvorhabens ist Aufklärung der Aufnahme und der adversen, insbesondere der gentoxischen, Wirkung granulärer und faserförmiger metallhaltiger Partikel in Zellen. Die Prüfung der toxischen Wirkung dieser Partikel in vitro setzt geeignete Testmodelle und relevante Expositionsbedingungen voraus. Diese zu entwickeln und anzuwenden ist Gegenstand des beantragten Vorhabens sein.
Das Projekt "CarbonFibreCycle - Carbonfasern im Kreislauf - Freisetzungsverhalten und Toxizität bei thermischer und mechanische Behandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VITROCELL Systems GmbH durchgeführt. Ziel des Teilprojekts ist die Konzeptionierung, der Aufbau und die Inbetriebnahme einer ALI-Expositionsanlage, mit der der Einfluss von lungengängigen Fasern und Partikeln auf die menschliche Lunge möglichst realitätsnah untersucht werden kann. Hierzu soll zum einen ein Testsystem für die Exposition mit faserförmigen Partikeln entwickelt und erprobt werden. Ferner soll ein Aerosolgenerator entwickelt werden, mit dem geringe Verluste und reproduzierbare Expositionsbedingungen gewährleistet werden können. Ziel ist eine Testvorrichtung, mit der die toxikologischen Einflüsse der im Projekt zu untersuchenden CFK-Stäube auf die menschliche Lunge möglichst realitätsnah ermittelt werden können. Durch die Untersuchung von faserförmigen Stoffen ist eine Überarbeitung der Dosimetrie und der Aerosolführung notwendig, da ein komplett unterschiedliches Verhalten zu sphärischen Partikeln erwartet wird. Ferner soll die Expositionszeit auf 8 h ausgedehnt werden.
Das Projekt "CarbonFibreCycle - Carbonfasern im Kreislauf - Freisetzungsverhalten und Toxizität bei thermischer und mechanische Behandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie durchgeführt. Ziel des Projekts CFC-CarbonFibreCycle ist eine fundierte Bewertung möglicher Gefährdungen durch lungengängige Stäube, die bei Produktion, Bearbeitung, Recycling und Entsorgung von Carbonfasern (CF) und CF-verstärkten Kunststoffen (CFK) entstehen und freigesetzt werden können. Ziel der Arbeiten am Karlsruher Institut für Technologie (KIT, Campus Nord) ist die Identifizierung der Bedingungen die unter oxidativer thermischer Belastung zum Faserabbau führen und die toxikologische Bewertung der freigesetzten lungengängigen Stäube. Daraus werden Empfehlungen zum sicheren Umgang mit diesen Materialien abgeleitet. Am Institut für Technische Chemie (ITC) wird der thermische Abbau von CF unter oxidierenden Bedingungen untersucht, wobei relevante Parameter wie Aufheizrate, Temperatur, Sauerstoffgehalt und Verweilzeit variiert werden. Durch die begleitende physikalisch-chemische Charakterisierung werden Zusammenhänge zwischen Fasermorphologie, Reaktionsbedingungen und Eigenschaftsänderungen der CF, wie Durchmesser, Länge und Oberflächenstruktur bestimmt. Des Weiteren werden am ITC Dosiermethoden für CF/CFK -Aerosole getestet und mit einem Expositionssystem für menschliche Lungenzellen an der Gas-Flüssigkeits-Grenzschicht (engl. Air-Liquid-Interface, kurz ALI) gekoppelt. Die Aerosole sowie die auf den Zellkulturen abgeschiedenen Fasern werden umfassend charakterisiert und die Dosiswerte ermittelt. Am Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) wird zusammen mit dem Institut für Angewandte Biowissenschaften (KIT, Campus Süd) ein umfassendes Toxizitätsprofil der zu untersuchenden CF-Stäube in für die Lunge relevanten Zellkultursystemen (Epithelzellen, Makrophagen, Fibroblasten) erstellt. Die Zellen werden in einem ALI System exponiert und dosisabhängig hinsichtlich Zytotoxizität, inflammatorischem und fibrotischem Potential auf Proteinebene mit Hilfe der ELISA Methode untersucht. Weiterhin soll die intrazelluläre Verteilung der Partikel und Fasern ermittelt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 11" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umwelt - Geräte - Technik GmbH durchgeführt. Kunststoffeinträge in die Umwelt werden seit über 40 Jahren beobachtet. Verlässliche Daten über Quellen, Eintragspfade, Verbleib sowie das Ausmaß der Wirkungen für Menschen und Ökosysteme liegen aber bislang nicht vor. Besondere Aufmerksamkeit erfahren derzeit Partikel unterhalb 5 mm, sogenanntes Mikroplastik (MP), eine Untergrenze ist nicht definiert. MP tritt in verschiedenen Formen (Partikel, Fasern, Filme) auf und stammt von verschiedenen Polymerarten und Materialzusammensetzungen, welche sich im Verhalten unterscheiden. Die Partikel verteilen sich sehr unterschiedlich in den Umweltkompartimenten (Wasser, Boden, Luft), letztlich können sie sich jedoch in aquatischen Systemen anreichern. Die systematische und verlässliche Erfassung des Transportes und des Verbleibes von MP im Wasserkreislauf (Grundwasser-Trinkwasser-Schmutzwasser-Oberflächenwasser) und der Transport in/aus den Umweltkompartimenten Luft und Boden gestaltet sich schwierig, da verschiedene diffuse und punktuelle Quellen und unterschiedliche Prozesse zu berücksichtigen sind. Bisher existieren keine systematischen Studien zur Beprobung der verschiedenen Gewässerkompartimente und angrenzender Bereiche. Die bislang bestehenden Verfahren zur Probenahme werden der Fragestellung von Gewässern im Wasserkreislauf nicht gerecht. Grundsätzlich ergeben punktuelle Beprobungen kein einheitliches Datenbild, da das Partikelaufkommen in fließenden Oberflächengewässern oder im Bereich Abwasser erheblichen Schwankungen unterliegt. .
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Kunststoffe durchgeführt. Während der Projektlaufzeit sollen Anlagen zur realitätsnahen und definierten Herstellung von Mikroplastik konstruiert und aufgebaut werden. Da für die Generierung des Mikroplastiks reale Eintragsquellen von Mikroplastik in die Umwelt zu Grunde liegen, müssen zunächst die Beanspruchung von Kunststoffbauteilen und -produkten analysiert werden. Daraus resultierend, entstehen für die unterschiedlichen Anwendungsfälle verschiedene Fraktionierungsmechanismen. Diese sollen in einer Modellanlage implementiert werden. Diese Beanspruchungen und die daraus resultierenden Zerkleinerungsmechanismen sollen in Modellanlagen nachgestellt und implementiert werden. Dazu zählen unter anderem UV-Degradationsanlagen für dünnwandige, definierte Materialien, trockene oder wässrige mechanische Abrasionsanlagen für Fasern aus textilen Anwendungen sowie Abriebsimulationsanlagen zu Generierung von sphärischen Partikeln. Das so generierte Mikroplastik wird den anderen Projektpartnern für die weiterführenden Analysen zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SmartMembranes GmbH durchgeführt. Im vorliegenden Projekt sollen repräsentative Untersuchungsverfahren und -strategien für ein integratives Systemverständnis von relevanten Kunststoffeintragspfaden in das Umweltkompartiment Wasser erfolgen. Dabei sind auch Einträge und Verbleib in die Umweltkompartimente Boden und Luft von Relevanz. Es wird davon ausgegangen, dass die relevanten Kunststoffeinträge entweder direkt als Mikroplastik (MP), d. h. als Partikel kleiner als 5 mm in die Umwelt gelangen oder durch ihre altersbedingte Versprödung zu MP fragmentieren. Relevante Partikelformen sind: Folienfragmente aus Littering, Fasern aus textilen Wasch- und Abriebprozessen und Partikel aus Reifenabrieb. In diesem Zusammenhang wird SmartMembranes Silizium-Filter mit definierten Porengrößen und Porendichten herstellen und bei Bedarf entsprechende Ätzprozesse anpassen oder neu entwickeln. Aufgrund des spröden Materialverhaltens von Silizium sind die Filter als Bauteile für die erforderliche Festigkeit zu dimensionieren, um vorzeitiges Versagen auszuschließen und die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Dazu kommen, wie für spröde Materialien üblich, probabilistische Methoden zum Einsatz. Die Festigkeit als mechanische Eigenschaft wird für verschiedene Filtergeometrien und Lochdichten mit Hilfe von Bruchtests bei Projektpartnern bewertet. Damit können die Filterstrukturen hinsichtlich ihrer mechanischen Beanspruchbarkeit optimiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verfahrenstechnische Auslegung und Untersuchungen zum Filtrationsprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. In Räumen mit Produktionsprozessen, bei denen kritische Faser- und Staubemissionen sowie große Strömungsgeschwindigkeiten der Zu- und Abluft herrschen, müssen Filtersysteme hohe Ansprüche erfüllen. Für eine energieeffiziente und umweltschonende Filtration sind daher neue Filtrationskonzepte notwendig. Ziel eines aktuellen Forschungsvorhabens ist es, die Leistungsfähigkeit von Filtermedien für industriell genutzte raumlufttechnische Anlagen durch den Einsatz neuer Filtermedien, eine zielgerichtete Auswahl von Filtermedienkomponenten sowie die Funktionalisierung der Materialien deutlich zu verbessern. Innovativer Kern der Projektarbeit ist die Entwicklung eines neuartigen Vlieswirkstoffes, der neben einer Polschicht eine sehr geringe Dehnung aufweist und als Tiefenfilter verwendet wird.
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| Förderprogramm | 48 |
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