nanotechnologie-anwendungen im lebensmittelbereich ... - Bio Suisse

NANOTECHNOLOGIE-ANWENDUNGEN IM
LEBENSMITTELBEREICH AM BEISPIEL VON
NANOSTRUKTURIERTEN OBERFLÄCHEN
INFORMATION FÜR KNOSPE-VERARBEITER
Hinweis
Dieses Dokument befasst sich mit Nanooberflächen. Nanoemulsionen, -Sprays, etc., die regelmässig auf
Oberflächen aufgetragen werden müssen, um wirksam zu bleiben, werden hier nicht berücksichtigt.
Verpackungen werden in einem andere Factsheet behandelt. Dieses Factsheet soll Knospe-Verarbeiter
für das Thema sensibilisieren. Klare Empfehlungen von Seite Bio Suisse werden für die einzelnen
Aspekte schrittweise in Abhängigkeit der wissenschaftlichen Erkenntnisse im Speziellen im Bereich
Arbeitsschutz und genereller Gesundheitsschutz, sowie Recyclierbarkeit gemacht. Weitere Kriterien sind:
technologische Notwendigkeit, Produkteschutz, Mehrwert, Ökobilanz, Einfluss auf die Umwelt.
Die Haltung der Bio Suisse gegenüber Nanotechnologie und deren Anwendung in der Knospe-
Produktion/-Verarbeitung sind im Positionspapier definiert (http://www.bio-
suisse.ch/media/Ueberuns/UnsereMeinungzu/NanoDossier/bspositionspapiernanotech-2009-03-
03_def.pdf).
1. Bezeichnung
Nanooberflächen von Geräten und Gegenständen werden unterteilt in:
Nanostrukturiertes Material. Dieses Material enthält keine synthetischen Nanopartikel. Beispiel
dafür ist die Imitation des Lotus-Effekts
Material, das fest integrierte Nanopartikel enthält, welche für den erwünschten Effekt
verantwortlich sind. Dazu gehören Nanoschichten in Antihaft-Backblechen oder Pfannen.
2. Funktion im Bio-Produkt
Es findet keine direkte Verwendung im Bioprodukt statt. Während der Lebensmittelherstellung können die
Bio-Lebensmittel mit diesen Oberflächen in Kontakt kommen.
Nanostrukturierte Oberflächen bewirken eine Selbstreinigung, d.h. ein Abperlen von Wasser und eine
Mitnahme von Schmutzpartikeln. Dadurch wird die Verwendung und Reinigung der Geräte in der
Lebensmittelherstellung vereinfacht, da zum Beispiel Verkleben beim Backen und Aufbewahren von
Lebensmitteln vermieden wird. Der selbstreinigende Effekt beruht darauf, dass der Kontaktwinkel vom
Feststoff (z.B. Backblech) und der Flüssigkeit über 160° liegt. Solche grossen Kontaktwinkel können
mithilfe von nano-oder mikrostrukturierten Oberflächenrauheiten hergestellt werden.
Oberflächen, in denen z.B. Nanosilber-Partikel integriert sind, verhindern die Entwicklung von
Mikroorganismen und Pilzen auf Ablageflächen, Arbeitsflächen oder in Küchenutensilien und
Kühlschränken verhindern
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3. Alternativen
Alternativen zu Nanooberflächen bei Pfannen und Bleche sind Teflonbeschichtungen und die bewährten
Vorgehen mit Backtrennpapieren, Einfetten und Reinigen. Betreffend Hygiene gibt es Reinigungs- und
Desinfektionsmittel.
4. Herkunft und Herstellungsprozess der Ausgangsmaterialien
Die Herstellungsart der Beschichtungen ist vielfältig. Für Anti-Haft-Backbleche ist ein Produkt auf dem
Markt, das mit Plasmatechnik beschichtet wurde. Dabei wird HMDSO (Hexamethyldisiloxane,
O[Si(CH3)3]2) unter Zugabe von Sauerstoff und Wasserstoff durch Elektronenbeschuss in seine
Grundbausteine zerlegt. Dadurch werden die Bindungsstrukturen des Moleküls zerstört. Die Moleküle
werden dadurch sehr reaktiv, lagern sich an den Oberflächen der zu beschichtenden Materialien als
feinster Niederschlag ab und verbinden sich dauerhaft zu einer hauchdünnen Schicht. Die Temperaturen
bei diesem Vorgang liegen bei rund 50 °C.
Andere Oberflächen werden mit Silber-Nanopartikel ausgerüstet um die Hygiene oder die Haltbarkeit
der Produkte zu verbessern. Über dieses Herstellungsverfahren konnte nichts in Erfahrung gebracht
werden. Nanosilber oder kolloidales Silber/Argentum ist ein ultrafeines Partikel von elementarem Silber.
Die Kolloidteilchen sind zwischen 1 und 100 nm gross. In den einzelnen Teilchen sind etwa 1.000 bis 1
Milliarde Silberatome enthalten. Kolloidales Silber kann durch verschiedene Verfahren hergestellt
werden:
mechanisches Zermahlen in Kolloidmühlen
elektrolytisch über verschiedene Verfahren
chemische Verfahren (Reduktion von Silbersalzen)
5. Umweltaspekte
Zurzeit ist keine direkte Anwendung in der Umwelt vorgesehen. Bei Silber können je nach Art des
Materials, Silberteilchen in die Umwelt gelangen. Dies betrifft vor allem die Reinigung, bei der
Nanosilber ins Abwasser gelangen kann. Im Klärprozess kann ein Teil dieser Partikel ausgefällt werden.
Aufgrund der toxischen Wirkung auf Mikroorganismen sind Probleme im Klärprozess jedoch nicht
auszuschliessen. Zum Ressourcenverbrauch der verschiedenen Verfahren und Alternativen sind zurzeit
keine Daten bekannt.
Verbrauchte Produkte werden entweder über Spezialsammlungen (Alteisen) entsorgt und
wiederverwertet. Ob hier Probleme für das Recycling entstehen ist nicht geklärt. Andere Produkte
werden über den Haushalt-Abfall bzw. in der Kehrrichtverbrennung entsorgt. Je nach Eigenschaft ist
auch nur diese Entsorgung möglich, z. B. bei Oberflächen, die sich bakteriell nicht mehr abbauen
lassen. Ob sich die Nanopartikel beim Verbrennen wie die Makroteilchen verhalten ist nicht ganz
geklärt.
6. Menschliche und tierische Gesundheit
Bei Nanooberflächen findet keine direkte Anwendung im Lebensmittel statt. Während der
Lebensmittelherstellung können Lebensmittel mit diesen Oberflächen jedoch in Kontakt kommen. Zu den
Beschichtungen auf Basis von Silikaten sind keine Informationen betreffend Wirkung auf die menschliche
Gesundheit verfügbar. Anders beim Silber: Die Aufnahme von Silber kann, besonders bei einer
Aufnahme über einen längeren Zeitraum, irreversible Silberablagerungen (Silberakkumulation) im
Organismus verursachen, die zu neurologischen Beeinträchtigungen führen können. Auch in Gefäßen
und inneren Organen wie Leber, Nieren, Milz und im Zentralnervensystem lagert sich Silber ab.
Kolloidales Silber kann die Haut durchdringen und dadurch toxisch wirken. Die Wirkung von
Nanosilber aus Oberflächen ist zurzeit noch ungenügend erforscht. Mögliche gesundheitliche Risiken
können nicht ausgeschlossen werden.
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Zur Tiergesundheit liegen keine Daten vor. Bezüglich der Wirkung von Nanosilber auf Nutztiere sind
ähnliche Wirkungen wie beim Menschen zu erwarten.
7. Stand Bewilligung
7.1 Schweiz
Für Gebrauchsgegenstände und Materialien, welche in der Herstellung und Verarbeitung von
Lebensmitteln verwendet werden, müssen die Ansprüche der Lebensmittel- und
Gebrauchsgegenständeverordnung erfüllt werden. Im Zentrum dieser steht der Gesundheitsschutz. Eine
Bewilligungspflicht ist aber nicht vorgesehen. Werden Probleme mit einem Produkt festgestellt, hat der
Bund die Möglichkeit, dieses zu verbieten.
Die Verwendung von Geräten und Gebrauchsgegenständen in der Lebensmittelverarbeitung ist bei Bio
Suisse bisher nicht geregelt. So waren bis jetzt auch Teflon-Beschichtungen auf Blechen und in Pfannen
für die Herstellung von Bioprodukten zugelassen.
7.2 Ausland
Ähnlich wie in der Schweiz werden Gebrauchsgegenstände auch europaweit geregelt. Die Europäische
Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat bereits verschiedene Silberverbindungen zur Verwendung
als Oberflächenbiozide in Kunststoffen für den Lebensmittelkontakt bewertet. Bei diesen Substanzen wird
Silber jedoch nicht in Form von Nanopartikeln verwendet. Die EFSA-Bewertung schliesst die
Verwendung von Silber in nanopartikulärer Form nicht ein.
Nanotechnologie wird von Soil Association, Naturland, Biological Farmers of Australia (BFA) und
organic Canada ausgeschlossen. Für Gebrauchsgegenstände gibt es in all diesen Richtlinien keine
Verbote
8. Fazit
Die Anwendungen von Nanotechnologie in der Verbesserung und Behandlung von Oberflächen ist
vielseitig einerseits im Bezug auf die verwendeten Ausgangsmaterialien, der Technologien zur
Herstellung der Produkte und im Bezug auf das Anwendungsgebiet. Die Entwicklung ist klar getrieben
von den Möglichkeiten, die die Nanotechnologie bietet und dabei bleibt die Erforschung der Wirkung
auf Mensch, Tier und Umwelt zurück.
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