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Dr. Rolf Packroff: Rechtsvorschriften für Nanomaterialien
Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
BAuA Dresden, 19.04.2012
1
Rechtsvorschriften für Nanomaterialien zu
Chemikaliensicherheit und Arbeitsschutz
Dr. Rolf Packroff
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA)
Wissenschaftler Leiter des Fachbereiches 4:
Gefahrstoffe und biologische Arbeitsstoffe

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Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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2
Schutz vor chemischen Risiken
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
Vortragsinhalte:
• Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
• Regulationsrahmen Arbeitsschutz
• Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit
• Nanomaterialien und Arbeitsschutz (Dr. Miriam Baron)

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3
Wirkung
auf die
Gesundheit
und Umwelt
Exposition
Belastungshöhe
und -dauer
(Mensch, Umwelt)
Risikobeschreibung
Risikobewertung
Risikomanagement
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit

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4
Ergebnisse der Risikobewertungen für 123 Stoffe (> 1.000 jato)
nach der EG-Altstoffverordnung 793/93 (1993 – 2008)
Das Ergebnis von 15 Jahren Altstoffbewertung in der EU:
Erhebliche Sicherheitsbedenken
65%
31%
28%
46%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Stoffe mit Handlungsbedarf
Arbeitnehmer
Verbraucher
Mensch über
Umwelt
Umwelt
(Ökosysteme)
Quelle: ECB, ORATS
http://ecb.jrc.ec.europa.eu/esis/index.php?PGM=ora
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
Anteil
der
bew.
Stoffe

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5
50.000
100.000
150.000
1980
1990
2000
2010
2020
unter REACH
vorregistriert
Stoffbewertung - Aufgaben für Generationen
chemische
Stoffe
im Europäischen Altstoffverzeichnis erfasst
Vermarktung ohne Prüfpflicht !
(nach gesetzlichen Vorgaben) geprüfte Stoffe
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit

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6
Wissenszuwachs
Risiko
Unsicherheitsbereiche
Das EU Vorsorgeprinzip (2000)
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit

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7
Marktrecht
In-Verkehr-Bringen
von chemischen
Produkten
Arbeitsschutz
Art. 114 AEUV* (bindend)
REACH
CLP(GHS)-VO
Regelungen für Produktgruppen
Art. 153 AEUV*
* Vertrag über die Arbeitsweise der Europäischen Union
Die Europäischen Säulen zum
Schutz vor chemischen Risiken
Verbraucherschutz
Umweltschutz
Art. 169 AEUV*
Art. 191 AEUV*
Mindest-
standards
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit

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8
R
egistration
E
valuation
A
uthorisation of
CH
emicals
Einstufung
Kennzeichnung
Verpackung
C
lassification
L
abelling
P
ackaging
Sicherheitsdatenblatt
Registrierung
Stoffbewertung
Zulassung
Beschränkungen
Bild: ECHA
Marktrecht
Hazard
Risk
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit

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9
Gesundheitsgefahren
• akute Toxizität
• Hautreizung/-ätzung
• Augenreizung
• Sensibilisierung
• Mutagenität
• Reproduktionstoxizität
• Kanzerogenität
• Zielorgantoxizität
• Aspiration
CLP: Gefahreneigenschaften
Umweltgefahren
• aquatische Toxizität
• Ozonschicht schädigende Wirkung
Physikalische Gefahren
• explosiv
• selbstzersetzlich
• organische Peroxide
• pyrophor
• selbsterhitzungsfähig
• brandfördernd
• entzündlich
• in Berührung mit Wasser
• entzündliche Gase entwickelnd
• korrosiv gegenüber Metallen
• Gase unter Druck
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit

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10
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
CLP: Einstufung
• für chemische
Stoffe
und
Gemische
• im Regelfall durch den
Inverkehrbringer
(Definitionsprinzip)
• aufgrund
vorliegender Daten
, keine Prüfpflichten
Prüfmethoden
nach EG-Verordnung 440/2008
harmonisierte Einstufungen
können initialisiert werden (Legalprinzip)
Quellen:
Legaleinstufungen (ca. 4.200 Stoffe) im Anhang VI des CLP-VO
Alle Einstufungen (Selbst/Legal) im CLP-Inventory einzusehen

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11
CLP: Grundinformation zu chemischen Gefahren
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
Verbraucher
Beschäftigte
aber:
keine Prüfdaten = keine Einstufung = keine Kennzeichnung

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Verantwortlich: Hersteller / Importeur
(öko-) tox. Tests
Einstufung
("hazard")
Kennzeichnung
Anwendung / Tätigkeit
Expo-Ermittlung
Expositionsszenario
Chemikalien-Sicherheitsbericht
Sicherheitsdatenblatt
CLP-VO
DNEL/PNEC
Stoff
Material
REACH-VO
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
REACH: Von der Gefahr zum Risiko

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13
Speziell geregelte Produktgruppen
Regulationsrahmen Chemikaliensicherheit
nicht vermeidbare oder gewollte
orale / dermale Exposition mit
hoher Verbreitung
z. T. gewollte adverse Wirksamkeit
gegenüber Organismen
Lebensmittelzusatzstoffe
Futtermittelzusatzstoffe
Pflanzenschutzmittel
Biozide
Arzneimittel
Kosmetika
Besondere Risikovermutung, die eine
Risiko-Nutzen Abwägung erfordert:

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14
Rahmenrichtlinie
Sicherheit und Gesundheit
bei der Arbeit
89/391/EG
Arbeitsschutzgesetz
1995
Sicherheit und Gesundheit
mit chemischen Arbeitsstoffen
98/24/EG
Gefahrstoffverordnung
2005 / 2010
Schutz vor kanzerogenen
und mutagenen Arbeitsstoffen
2004/37/EG
Regulationsrahmen Arbeitsschutz
Schutz vor chemischen Belastungen am Arbeitsplatz

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15
Die Hierarchie der Regelungen
Arbeitsschutzgesetz
+ Verordnungen
Technische Regeln
(mit Vermutungswirkung)
Branchen- oder tätigkeitsspezifische
Hilfestellungen
u. a. Regeln und Informationen der UVT
Auslegung im Einzelfall
Unternehmen, Vollzugsbehörden (Bundesländer, UVT)
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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16
Hersteller /
Importeur
Expositions-
szenario
eSDS
Arbeitgeber
Gefährdungs-
beurteilung
Schutzmaßnahmen
Wirksamkeitsprüfung
REACH
GefStoffV
Risikokommunikation: Marktrecht und Arbeitsschutz
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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17
Arbeitsschutz
(Verantwortlich: Arbeitgeber)
Gefahrstoff:
Stoff, Gemisch, Erzeugnis
Anwendung / Tätigkeit
Gefährdungsbeurteilung
Sicherheitsdatenblatt
Mindeststandards
zus. Arbeitsschutzmaßnahmen
Wirksamkeitsprüfung der Maßnahmen
Gefahrstoffverzeichnis
Bezeichnung
Einstufung
Mengen
Arbeitsbereiche
AGW
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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18
Tätigkeiten / Gefahrstoffe identifizieren
Maßnahmen
selbst
ableiten
Zugängliche Informationen beschaffen
Standardisierte
Arbeitsverfahren
anwenden
Maßnahmen durchführen und dokumentieren
Wirksamkeit der Maßnahmen (regelmäßig) prüfen
Hersteller
Einführer
Experten
Gefährdungsbeurteilung
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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19
Arbeitsschutz: Risikomanagement-Strategien
S
ubstitution
T
echnik
O
rganisation
P
ers. Schutzausrüstung
Arbeitsplatzmessungen
Grenzwerte
Beurteilung der Tätigkeit
Control Banding
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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20
Arbeitsplatz-
grenzwert (AGW)
für den Gefahrstoff
Messungen am
Arbeitsplatz
als „staatlicher“ Maßstab
für "Sicherheit"
zum Nachweis des Einhaltung
des Schutzziels
Wirkung
Exposition
Massnahmen-
bedarf
Risiko
Überwachung von
Grenzwerten
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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21
Gefährlichkeits-
gruppe
COSHH
Essentials
(UK)
(NL, DE, ...)
EMKG (DE)
Chemical
Control Kit
R-/H-Sätze
AGW
Freisetzung
Menge
Maßnahmen-
stufe (1 - 4)
Wirkung
(Gefahrstoff)
Exposition
(Tätigkeit)
Control Banding: Bänder statt Werte
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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22
Praxishilfe zur Gefahrstoffverordnung
Einfaches Maßnahmenkonzept Gefahrstoffe
www.baua.de/emkg
Ableitung von Schutzmaßnahmen für
"eingekaufte" Gefahrstoffe mit
Sicherheitsdatenblatt
Werkzeuge zur Beurteilung von
inhalativen Gefährdungen
dermalen Gefährdungen
Brand-/Ex-Gefährdungen (in Kürze)
Schutzleitfäden für einzelne Tätigkeiten
nach Risikostufen (1 - 4)
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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23
EMKG kompakt
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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24
EMKG
www.baua.de/emkg
http://www.coshh-essentials.org.uk/
http://www.ilo.org/legacy/english/protection/
safework/ctrl_banding/toolkit/icct/index.htm
EMKG
Kommunikation im Arbeitsschutz: Schutzleitfäden
Regulationsrahmen Arbeitsschutz

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25
REACH
GefStoffV
no data = no market
Basissicherheit für alle
chemischen Stoffe ab 1 t/a
nach Tonnage gestaffeltes
Prüfprogramm
no data = giftig, ätzend,
Verdacht auf Mutagenität
keine Mengenschwelle
Bei negativen Prüfergebnissen
dürfen Schutzmaßnahmen
"gelockert" werden
Chemikaliensicherheit und Arbeitsschutz
Erst zusammen sind sie stark .....

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26
Am Anfang war ein Fußball ....
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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27
"klassischer
Werkstoff"
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit
< 100 nm = 0.1 μm = 0.0001 mm
bestimmen physikalische und chemische Eigenschaften
Nanomaterial
Binnenatome
Oberflächenatome
Vom Werkstoff zum Nanomaterial:
die Oberfläche macht´s ...

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28
... und in der Lunge !
... in der Luft
1μm
Ein Nano bleibt nicht gern allein ...
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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29
Nano-
Material
Nano-
Objekt
Nano-
strukturiertes
Material
Agglomerate
Aggregate
Composites
Kristalline
Nano-
Partikel
Nano-
Stäbchen
Nano-
Platte
Nano-Draht
Nano-
Röhrchen
Nano-Faser
Die Welt der Nanomaterialien ist komplex !
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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30
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit
EU-Vorschlag: Definition Nanomaterialien
Ein Nanomaterial in der Definition der EU-Kommission wird
beschrieben als:
„ein natürliches, bei Prozessen anfallendes oder hergestelltes
Material, das Partikel in ungebundenem Zustand, als
Aggregat (
d. h. fest gebunden
) oder als Agglomerat (
d. h.
lose gebunden
) enthält,
und
bei dem mindestens
50 Prozent der Partikel
in der
Anzahlgrößenverteilung ein oder mehrere Außenmaße im
Bereich von
1 nm bis 100 nm
haben.“

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31
Stoffidentität von Nanomaterialien
Zusammenhang zwischen
Stoff
und
Material
ist nicht geklärt!
Stoff
: (vorwiegend) durch
chem. Zusammensetzung
charakterisiert
Material
: weist besondere
morphologische Eigenschaften
auf
Für Fragen der Gesundheitsrisiken und deren
Abwehr müssen die chemischen
und
morphologischen
Eigenschaften von
Nanomaterialien ermittelt werden
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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Dr. Rolf Packroff: Rechtsvorschriften für Nanomaterialien
Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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32
Prüfstandstests zur Beurteilung des
Staubungsverhaltens von Nanomaterialien
Das Shaker-Verfahren
0,00E+00
5,00E+03
1,00E+04
1,50E+04
2,00E+04
2,50E+04
3,00E+04
3,50E+04
4,00E+04
4,50E+04
10
100
1000
Äquivalenter Mobilitätsdurchmesser (nm)
Anzahlkonzentration (dN/dln(dp) [/cm3])
CNT 1
CNF 1
CNT 2
CNT 3
• Mit dem
Shaker-Verfahren
steht eine
Möglichkeit zur Verfügung,
Verstaubungsverhalten
,
Morphologie
und
chemische Zusammensetzung
von Nanomaterialien zu charakterisieren.
• Das Nanomaterial wird hierbei Kräften in
einer Größenordnung ausgesetzt, die für
die
übliche Handhabung am Arbeitsplatz
,
typisch sind.
Exposition
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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Dr. Rolf Packroff: Rechtsvorschriften für Nanomaterialien
Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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33
S. Plitzko, E. Gierke, N. Dziurowitz, D. Broßell, Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 70 (2010), 1/2, 31 - 35
Morphologische Charakterisierung: Bilder sagen mehr ...
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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34
800 nm
2 μm
Faserstäube
2 μm
2 μm
1 μm
single fibres
2 μm
disperse cluster
300
2 μm
nm
fibre bundels
disperse matrix
2 μm
compact cluster
compact matrix
Bilder: CNT
(BAuA / Nanolabor)
Faserprinzip
• faserförmig (Länge/Durchmesser > 3/1)
• dünn (unter
3 μm
)
• lang (über
5 μm
)
• biobeständig
Wirkungsendpunkte
Entzündung (Lungengewebe)
• Krebs (Lunge, Mesotheliom, ...)
gilt für
Asbest (und andere Faserminerale)
• Künstliche Mineralfasern (KMF)
faserförmige Nanomaterialien
Wirkung
Expo-
sition
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit

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Dr. Rolf Packroff: Rechtsvorschriften für Nanomaterialien
Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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35
Granuläre Biobeständige Stäube
GBS Prinzip
• granulär
• einatembar (Alveolarstaub)
• biobeständig (un-/schwerlöslich)
• ohne bekannte signifikante
Toxizität
Wirkungsendpunkte
inflammation (lung tissue)
• lung cancer
gilt für Alevelarstaub aus
• pulverförmigen Materialien
• aus Arbeitsverfahren
aus Nanomaterialen
Expo-
sition
Wirkung
TiO
2
TiO
2
Schweiss-
rauch
freigesetzt aus
Nanomaterial:
Arbeitsplatzprobe:
1 μm
600 nm
300 nm
Bilder:
BAuA / Nanolabor
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit
auch
Arbeitsplatzprobe:

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36
Stoffe mit spezifischer Toxizität
chemische Wirkungen
• entsprechend Einstufung (CLP)
Wirkungsendpunkte
durch CLP abgedeckte Wirkungen
gilt für Expositionen gegen
• gefährliche Stoffe und Gemische
• Emissionen aus Erzeugnissen
und Arbeitsverfahren
Nanomaterialien, deren Bulk-
material als gefährlich eingestuft ist
aber:
keine Prüfung - keine Einstufung
ZnO
1 μm
Bild:
BAuA / Nanolabor
Das neue CLP Inventory der EU
http://echa.europa.eu/web/guest/information-on-chemicals/cl-inventory-database
Zinc oxide (bulk, powder)
H 400 Very toxic to aquatic life
H 410 Very toxic to aquatic life with long-lasting effects
H 302 Harmful if swallowed
H 332 Harmful if inhaled
H 360 May damage fertility or the unborn child
H 372 May cause damage to organs
Zinc oxide (nano)
H 400 Very toxic to aquatic life
H 410 Very toxic to aquatic life
with long-lasting effects
... und
"data lacking"
Wirkung
Expo-
sition
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit
wirklich ???

Dr. Rolf Packroff: Rechtsvorschriften für Nanomaterialien
Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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37
• Die nanoskalige Form macht einen Stoff nicht grundsätzlich zu
einem anderen Stoff:
chemisch identisch
besondere Form eines Stoffes, die aufgrund seiner Größe
spezielle charakteristische Eigenschaften aufweist (Material!)
• Die nanoskalige Form ist gemeinsam mit der nicht-
nanoskaligen Form des Stoffes ab einer Herstellungs- oder
Importmenge von 1 Tonne pro Jahr zu registrieren
Nanomaterialien und Chemikaliensicherheit
Registrierung unter REACH

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Nanotechnologie - traditioneller Arbeitsschutz für innovative Materialien?
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38
Anwendungsbereich
Tätigkeiten mit Exposition gegenüber allen
alveolengängigen und einatembaren Stäuben
Anhang I Nr. 2 GefStoffV:
Partikelförmige Gefahrstoffe
Nanomaterialien und Arbeitsschutz
... und gilt somit auch für alle Nanomaterialien,
die Fein- und Ultrafeinstäube freisetzen

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39
Arbeitsplatz-
grenzwert(e)
für (Gruppen von)
Nanomaterialien
toxikologisches Wissen
(Wirkungsendpunkte,
Dosis-Risiko-Beziehungen)
gesellschaftlich akzeptierte
Sicherheitsmaßstäbe
z. B. Ampelmodell
praktikable
Messverfahren und
Mess-Strategien
Kenntnis der
betroffenen
Arbeitsplätze
Charakterisierung und regulatorische Abgrenzung
der Nanomaterialien / nanoskaligen Eigenschaften von anderen Stoffen
Arbeitsplatzgrenzwert(e) für Nanomaterialien ???
Nanomaterialien und Arbeitsschutz

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40
Control Banding: EMKG - Taschenscheibe
hilft auch bei Nanomaterialien
neues Nanomaterial mit unbekannten
Gefährdungseigenschaften
Gefährlichkeitsgruppe:
C
stark staubend
Freisetzungsguppe:
Hoch
Maßnahmen für Tätigkeit in
Schutzleitfaden-Reihe
g - Maßstab:
Absaugung
kg - Maßstab:
geschl. System
t - Maßstab:
geschl. System
www.baua.de/emkg
Nanomaterialien und Arbeitsschutz

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41
Tonerstaub - auch ein Nanothema ???
Info-Paket unter
http://www.baua.de/cln_135/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Stoffinformationen/Tonerstaub_content.html
Nanomaterialien und Arbeitsschutz

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42
Wissenszuwachs
Risiko
Nanomaterial
I
Nanomaterial
II
Nanomaterial
III
2012
Unsicherheitsbereiche
Vorsorgeprinzip:
Wir stehen nicht mehr am Anfang
Nanomaterialien und Arbeitsschutz

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43
Sicherheitsforschung und -beratung bereits
an der Schwelle vom Laborstadium zu
Pilotproduktion und Anwendungstechnik
ansetzen.
REACH-Anforderungen greifen aufgrund der
hohen Tonnageschwellen und des
eingeschränkten Prüfprogramms sehr spät
Die BAuA bietet Beratung und Unterstützung bei
der Charakterisierung von Nanomaterialien und
der Messung von Belastungen am Arbeitsplatz
an
Beratung von StartUp-Unternehmen ist sinnvoll
Nanomaterialien - Chemikaliensicherheit und Arbeitsschutz