Esther Smollich, Universität Duisburg-Essen

Ökotoxikologische Effekte polymerer und monomerer bromierter Flammschutzmittel und ihrer Abbauprodukte

Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen der Gegenwart. Um den globalen Anstieg von Temperaturen zu minimieren, ist es unerlässlich den anthropogenen Ausstoß an Treibhausgasen zu reduzieren. Ein Weg die Energieeffizienz zu verbessern und damit die CO2 Emissionen zu reduzieren, stellen Gebäudedämmungen dar. Daher wird es in Zukunft immer wichtiger sein, Gebäude effizient zu dämmen und dabei Materialien verantwortungsvoll zu verwenden. Ein beliebtes Dämmmaterial ist expandiertes Polystyrol (EPS), ein leicht brennbarer Schaum. Diesem Stoff werden, wie vielen anderen modernen Materialien, Flammschutzmittel zugegeben, um Brandschutzvorgaben einzuhalten.

In Europa und Nordamerika wird mittlerweile hauptsächlich das bromierte Flammschutzmittel „Polymeric FR“ (CAS Nr. 1195978-93-8) in EPS Isolationsmaterial verwendet. Mit einem prognostizierten Bedarf von mehr als 31 000 Tonnen im Jahr 2019, und entsprechend hohem Produktionsvolumen, ist es zu erwarten, dass die Chemikalie auf lange Sicht in die Umwelt gelangen wird. Ein entscheidender Vorteil der die polymere Struktur ist allerdings die bessere Retention in der Polystyrol Matrix. Ein weiterer Vorteil der Struktur von Polymeric FR gegenüber anderen bromierten Flammschutzmitteln ist zudem die sehr geringe biologische Verfügbarkeit der Substanz. Das Polymer im Gesamten ist zu groß, um Zellmembranen zu überwinden. Es konnte jedoch kürzlich gezeigt werden, dass der Stoff durch abiotische Degradation (UV, Hitze) in Monomere zerfallen kann. Außerdem wurden vier Abbauprodukte identifiziert und eines dieser Produkte zeigte Effekte auf Daphnia magna. Die Konzentrationen, die bei den Organismen Effekte hervorrufen, liegen jedoch deutlich über den in der Umwelt erwarteten oder gemessenen Konzentrationen.

Diese Ergebnisse stellen einen wichtigen Schritt bei einer ganzheitlichen Evaluation von Polymeric FR dar. Allerdings fehlen zu einer solchen umfassenden Evaluation noch weiterführende Informationen. Dazu zählen zum Beispiel die ökotoxikologischen Effekte der kompletten Polymeric FR Abbaumischung mit ihren mehr als 75 Degradationsprodukten in ihren tatsächlichen Relationen oder die tatsächliche Bioakkumulation des Polymers und der entstehenden Monomere.

Meine Dissertation zielt darauf ab, die ökotoxikologischen Effekte des bromierten polymeren Flammschutzmittels Polymeric FR und seiner Abbauprodukte weitergehend zu untersuchen und sie mit den Effekten monomeren Flammschutzmittel mit ähnlicher Anwendung zu vergleichen. Dabei werden die folgenden Fragen untersucht: Haben die intakten bromierten Flammschutzmittel und ihre Abbau-Mischungen akute und chronische ökotoxikologische Effekte auf aquatische Standardtestorganismen? Werden die bromierten Flammschutzmittel von aquatischen Organismen aufgenommen und wie beeinflussen sie deren Physiologie? Wie verläuft der Abbau der Flammschutzmittel allein und in der EPS Matrix und welche Abbauprodukte entstehen?