Empa entwickelt Frühwarnsystem für neue Chemikalien
Text: pd/stz.
DDT in der Landwirtschaft, Asbest auf dem Bau, FCKW in der Atmosphäre oder PFAS im Wasser: Zahlreiche Substanzen kamen über Jahrzehnte zum Einsatz, bevor ihre schädlichen Auswirkungen erkannt und Gegenmassnahmen ergriffen wurden. Das europäische Grossprojekt «PARC» soll dazu beitragen, solche Fehler künftig zu vermeiden.
Das 2022 gestartete Projekt vereint mehr als 200 Behörden und Forschungsinstitutionen aus 29 Ländern. Darunter befinden sich auch mehrere Schweizer Einrichtungen. Ziel ist es, die Risikobewertung von Chemikalien weiterzuentwickeln und mögliche Gefahren für Mensch und Umwelt früher zu erkennen. Die Dimension der Aufgabe ist enorm: Weltweit werden rund 350'000 verschiedene Chemikalien hergestellt und eingesetzt, laufend kommen neue hinzu.
Die Empa beteiligt sich mit ihrem Standort St.Gallen an der Teilaufgabe «Safe and Sustainable by Design» (SSbD). Dabei entsteht eine Toolbox mit Methoden und Modellen, die mögliche Risiken neuer Chemikalien bereits in den ersten Entwicklungsschritten sichtbar machen soll.
«Wir wollen Werkzeuge entwickeln, mit denen die potenziellen Gefahren von Chemikalien für Mensch und Umwelt bereits ganz am Anfang des Entwicklungsprozesses erkannt werden können», erklärt Empa-Forscher Bernd Nowack von der Abteilung «Technologie und Gesellschaft». Er ist Ko-Leiter der SSbD-Teilaufgabe.
Erste Modelle erfolgreich getestet
PARC befindet sich ungefähr in der Mitte seiner siebenjährigen Laufzeit. Die Forscher haben bereits erste Varianten der SSbD-Toolbox entwickelt und an bekannten Chemikalien erprobt. Gemeinsam mit anderen Institutionen wendeten sie die Instrumente unter anderem auf Bisphenol A, kurz BPA, an.
Da über die Risiken und Auswirkungen von BPA bereits umfangreiche Erkenntnisse vorliegen, konnten die Forscher überprüfen, wie zuverlässig ihre Modelle arbeiten. Bei neu entwickelten Chemikalien ist die Ausgangslage hingegen anspruchsvoller, weil zunächst nur wenige Daten verfügbar sind.
Das St.Galler Empa-Team ist darauf spezialisiert, mit Schätzungen, Modellierungen und Wahrscheinlichkeiten zu arbeiten. Zwar lassen sich Risiken auf diese Weise bewerten und quantifizieren. Die eigentliche Herausforderung besteht jedoch darin, die errechneten Werte richtig zu interpretieren. Nowack geht deshalb davon aus, dass künftig eigens ausgebildete Fachleute für «Safe and Sustainable by Design» benötigt werden, sowohl in Unternehmen als auch im öffentlichen Sektor.
Die Grösse von PARC stellt die Beteiligten ebenfalls vor Herausforderungen. Allein die von Nowack mitgeleitete Teilaufgabe habe den Umfang eines gewöhnlichen europäischen Forschungsprojekts. Die zahlreichen Arbeitsbereiche sollen bis zum Projektende 2029 zu einer breiten Palette neuer Methoden und Verbesserungen führen.
Industrie soll stärker eingebunden werden
Für die weitere Entwicklung der Toolbox nimmt das Empa-Team nun die Pharma- und Agrarchemie genauer unter die Lupe. In diesen Branchen ist zumindest der Sicherheitsaspekt des SSbD-Prinzips bereits fest verankert. Ist ein Medikament für den Menschen nicht sicher, wird seine Entwicklung frühzeitig abgebrochen.
Die Forscher untersuchen deshalb, wie sich bewährte Verfahren aus der Pharma- und Agrarindustrie auf andere Industriezweige übertragen lassen. Gleichzeitig soll die Zusammenarbeit mit Unternehmen verstärkt werden. Denn die Sicherheit und Nachhaltigkeit einer Chemikalie müssen möglichst früh berücksichtigt werden und die entsprechenden Entwicklungsprozesse finden überwiegend in der Industrie statt.
Für die Empa bietet PARC die Möglichkeit, ihre Kompetenzen auf dem Gebiet weiter auszubauen. Neben Chemikalien will das St.Galler Team auch neuartige Materialien in die Toolbox einbeziehen. Eine erste Fallstudie mit Graphen zeigte bereits, dass sich eine umfassende SSbD-Abschätzung auch bei einem neuartigen Material durchführen lässt.
Die «Partnership for the Assessment of Risks from Chemicals», kurz PARC, soll die Risikobewertung von Chemikalien verbessern und dadurch Mensch und Umwelt besser schützen. Mehr als 200 Partner aus 29 Ländern arbeiten in neun Themenfeldern zusammen.
In der Schweiz koordiniert das Bundesamt für Gesundheit das Grossprojekt. Beteiligt sind Agroscope, Eawag, Empa, ETH Zürich, das Oekotoxzentrum, das Swiss Centre for Applied Human Toxicology, Unisanté und die Università della Svizzera italiana sowie das Bundesamt für Gesundheit, das Bundesamt für Umwelt und das Staatssekretariat für Wirtschaft. PARC läuft von 2022 bis 2029.
