At the nanoscale level, the physical, chemical, and biological properties of materials differ in fundamental, and often valuable, ways from the properties of individual atoms and molecules, or bulk matter. Research and development in nanotechnology is directed towards creating im-proved materials, devices, and systems that exploit the new properties. The specific properties of nanoparticles proved to be very useful for an increasing number of commercial applications, such as protective coatings, light-weight materials or self-cleaning clothing, for example. Veröffentlicht in Texte | 29/2013.
The aim of this project was the determination of the biokinetics of TiO2 nanoparticles (NP) in the whole body of healthy adult rats after NP administration to the respiratory tract – either via inhalation or instillation. Here we offered applying our previously developed methodology of quantitative biokinetics using radio-labelled NP. Quantitative biokinetics means that not only the NP absolute contents and concentrations of NP in primary and secondary organs and tissues of interest are determined but also those of the remaining body (carcass) and those in faecal and urinary excretion. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 04/2010.
Im Rahmen des UFOPLAN 2008 wurde eine Literaturstudie vom Umweltbundesamt - FKZ 3708 61 300 - in Auftrag gegeben, die den jetzigen Stand des Wissens und den Forschungsbedarf im Bereich der Emission von nanoskaligen Partikeln aus Produkten im Verlauf ihres Lebenszyklus und ihre mögliche ökologische Relevanz zusammenfassen soll. Hierfür wurden Informationen zu nanoskaligem Silber, nanoskaligem Titandioxid, nanoskaligem Carbon Black, nanoskaligem Ceroxid - speziell für Wischtücher, Außenwandfarben, Füllstoff in Reifen und Additive im Kraftstoff - zusammengetragen und bewertet. Veröffentlicht in Texte | 52/2010.
Im Forschungsvorhaben "Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen" wurden mögliche Freisetzungspfade von Nanopartikeln bei der Aufbereitung und Verwertung fester Verbrennungsrückstände aus der Haumüll- und Klärschlammverbrennung untersucht. Zu diesem Zweck wurden Hausmüll- und Klärschlammchargen mit nanoskaligem Titandioxid dotiert und anschließend in Verbrennungsanlagen thermisch behandelt. Die erzeugten nanomaterialhaltigen Schlacken und Aschen wurden unter Zuhilfenahme der Röntgenspektroskopie (REM EDX) hinsichtlich ihres Agglomerations- bzw. Aggregationsverhaltens untersucht und bewertet. Darüber hinaus wurden die Asche- und Schlackeproben im Hinblick auf Staubfreisetzung bei der mechanischen Aufbereitung bewertet und mittels Lysimeter- bzw. Deponiekörperreaktoren das Elutionsvermögen der Nanopartikel untersucht. Die Forschungsergebnisse legen eine besondere Sorgfalt bei der mechanischen Aufbereitung der Verbrennungsrückstände nahe, z.B. durch Maßnahmen wie Kapselung und Befeuchtung zur Minderung der Staubemissionen, sowie bei der bodenbezogenen Verwertung der Klärschlammverbrennungsaschen. Veröffentlicht in Texte | 136/2020.
Carcinogenicity studies with several types of respirable particles and fibres indicate a carcinogenic potential from inhalation and there is concern that the carcinogenic potency of nanomaterials is higher than for the corresponding micromaterials. In this research project, long term studies with nanomaterials were used to identify relevant indicators of toxicity of nanomaterials including possible precursors of carcinogenicity. Veröffentlicht in Texte | 50/2014.
Nanomaterialien werden verstärkt in Industrie- und Verbraucherprodukten eingesetzt. Das Bun-desinstitut für Risikobewertung ( BfR ) und das Umweltbundesamt ( UBA ) wurden vom Bundesminis-terium für Umwelt und Reaktorsicherheit gebeten, den Stand der Erkenntnis zum krebsauslösen-den Potenzial verschiedener Nanomaterialien darzulegen.
Erste wissenschaftliche Studien zum Verbleib von technischem Nanomaterial (ENM) in Abfallverbrennungsanlagen [BÖR16, LAN16, WAL12, BAR16] deuten darauf hin, dass der Großteil der verwendeten ENM in den festen Verbrennungsrückständen verbleibt, wobei es möglicherweise nicht dauerhaft in diesen gebunden wird [WAL12]. Dementsprechend verlagert sich der Fokus der Untersuchungen hin zu nachgelagerten Schritten in der Verwertung bzw. Entsorgung der nanomaterialhaltigen mineralischen Rückstände aus der Verbrennung. Dies wurde zum Anlass genommen, um im Rahmen des zwei-jährigen UFOPLAN-Vorhabens "Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen" mögliche Emissionspfade für aus der Hausmüll- bzw. Klärschlammverbrennung stammende Nanopartikel mithilfe von Labor-versuchen zu untersuchen. Als ENM wurde nanoskaliges Titandioxid (nTiO2) in Form des Produkts Hombikat UV 100 WP der Fa. Venator eingesetzt. Nach der Herstellung ENM-haltiger HMV-Schlacken und Klärschlammaschen in großtechnischen Abfallbehandlungsanlagen, wurden diese in Laborversu-chen hinsichtlich ihres Staubungs- und Elutionsverhaltens untersucht. Bei den Staubungsversuchen wurde bei Proben mit geringem Wasseranteil Titan sowohl bei den untersuchten HMV-Schlacken als auch bei den Klärschlammaschen in der alveolengängigen, der thorakalen und der einatembaren Frak-tion des Staubs in höherer Konzentration als bei der Referenz detektiert. Bei den nassen Schlacken - welche typischerweise den Verhältnissen in der Praxis entsprechen - konnte Titan nur im thorakalen Staub gegenüber der Referenzprobe nachgewiesen werden. Neben den Staubungsversuchen wurden auch Elutionsversuche durchgeführt. In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass standardisierte Labor-Elutionsverfahren in der Lage sind, im Vergleich mit Kontrollmaterialien erhöhte Mobilität von nTiO2 sicher anzuzeigen. Die beobachtete erhöhte Mobilität im Laborversuch konnten in Simu-lationsversuchen im Technikumsmaßstab bestätigt werden. Dort, wo die Elutionsversuche keine er-höhte Mobilität anzeigte, trat sie auch im Simulationsversuch nicht auf. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "CNT's erobern Märkte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Xperion Aerospace GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes CarboCar soll ein Werkstoffsystem geschaffen werden, das den Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden in Außenhautanwendungen ermöglicht. Gesamtziel ist die Entwicklung und Bewertung von funktionsintegrierten Bauteilen mit Class-A-Oberfläche, .Zur Ableitung von eletrischen Ladungen soll die elektrische Leitfähigkeit von Profilen für die Luftfahrt verbessert werden. 2. Arbeitsplanung In AP 1 wird xperion an der Spezifizierung der Anforderungen im Lastenheft mitarbeiten. Als Luftfahrtzulieferer kennt Xp die Anforderungen der Luftfahrtindustrie sehr genau. In AP 2 wird xperion gemeinsam mit BL die Aspekte der Halbzeugherstellung einbringen.Im Bereich der Halbzeugentwicklung (APS) wird Xp die Verarbeitung der in AP 2 entwickelten Matrixwerkstoffe zur Herstellung von Profilen untersuchen. Dabei sind vor allem die Aspekte der Imprägnierung und Konsolidierung wichtig. In AP 4 übernimmt Xp gemeinsam mit JC die Federführung. 3. Ergebnisverwertung Schätzungen der beiden führenden Luftfahrtunternehmen prognostizieren in den nächsten Jahren einen hohen Bedarf an Bauteilen, die mit automatisierten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Auf dieser Basis hat xperion die zu erwartenden Umsätze in die Ressourcenplanung eingearbeitet und damit entsprechend reagiert. Bei xperion werden Umsätze mit den derzeit verfügbaren Materialien von über 20 Mio. Euro pro Jahr erwartet. Eine weitere Umsatzsteigerung um bis zu 19 Mio. Euro pro Jahr wird durch den Einsatz von Nanopartikeln erwartet. Durch den Ersatz von Aluminiumstrukturen, die bis dahin zur Ableitung von statischen Aufladungen genutzt wurden, können weitere Märkte erschlossen werden. Der Einsatz von Erdungskabeln kann durch leitende Strukturen weiter verringert werden. Die Anwendungen bleiben nicht nur auf Profile für Stringer, die im Intervall-Heißpressverfahren hergestellt werden begrenzt, sondern können auch auf Umformtechniken und damit auf jegliche Art von Bauteilen angewendet werden.
Das Projekt "Messung von Schwermetallen auf PM2,5- Filter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von eretec IUA Institut fuer Umweltmesstechnik und Analytik durchgeführt.
Das Projekt "Anoden auf CNT-Basis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Stand der Technik sind bei Lithium-Ionen-Batterien Anoden, die aus Graphit bestehen. Nanokristallines Silicium lässt noch höhere Ladungskapazitäten zu. Nachteilig sind jedoch die geringe Leitfähigkeit des Siliciums und die Pulverisierung infolge der zyklischen Ladevorgänge. Ein aussichtsreiches Material sind auch Carbon Nanotubes (CNT). Für ungerichtete CNT werden spezifische Kapazitäten bis 180 F/g angegeben. CNT-Rasenstrukturen ermöglichen theoretisch eine weitere Erhöhung der Kapazität. Das IKTS verfolgt das Ziel, Anoden mit vertikal ausgerichteten CNT auf technisch aussichtsreichen Stromableitern herzustellen, die eine weitere Steigerung von Kapazität und Leistungsdichte bei hoher elektrochemischer Stabilität erlauben. Ein erster Schwerpunkt ist die Herstellung von gerichteten CNT-Strukturen auf elektrisch leitfähigen Unterlagen, d.h. auf aussichtsreichen Materialien für den Stromableiter. Durchgeführt werden Untersuchung zum Einfluss von Länge, Durchmesser, Ausrichtung, Dichte und Art der CNT auf die spezifische Kapazität. Eine weitere Aufgabe besteht in der Evaluierung verschiedener leitfähiger Unterlagen auf denen ein optimales CNT-Wachstum erzielt werden kann, wobei Kupfer im Fokus steht. Aufbauend auf dem ersten Arbeitspaket erfolgt die Evaluierung von Strukturen, die aus Kombinationen von gerichteten Carbon-Nanotubes und Silicium-Nanopartikeln bestehen. Die Herstellung erfolgt durch eine der CNT-Herstellung nachgeschaltete Siliciumabscheidung Solche Strukturen sind aussichtsreiche Kandidaten für das Erreichen noch höherer Ladungskapazitäten und Leistungsdichten. Die elektrochemische Charakteristik der im IKTS entwickelten Anoden auf CNT-Basis wird in einer Lithium-Ionenbatteriezelle am Fraunhofer ISC gemessen und mit anderen Anodentypen verglichen. Ausgewählt wird dann die Anode mit der höchsten Ladungskapazität und den günstigsten Herstellungskosten.