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Wirksamkeit und Umweltrisiken von Holzschutzmitteln mit Kupfercarbonat Nanopartikeln

 

Kupfercarbonat Nanopartikel werden zusammen mit einem organischen Wirkstoff in Holzschutzmitteln verwendet, um das Holz vor Holzfäule zu schützen. Verglichen wurden nanobasierte Holzschutzmittel mit herkömmlichen kupferhaltigen Holzschutzmitteln auf Wirksamkeit und möglichen Risiken, wenn sie z.B. durch mechanischen Abrieb oder Pilzbesiedelung wieder freigesetzt werden.

Hintergrund (abgeschlossenes Forschungsprojekt)

Holzmasten und -pfähle werden häufig mit kupferhaltigen Holzschutzmitteln behandelt, um diese vor Pilzbefall und damit vor Holzfäule zu bewahren. In neueren Holzschutzmitteln wird das Kupfer zum Teil in Form von Kupfercarbonat Nanopartikeln zugefügt weil man sich unter anderem erhofft, dass das Kupfer so besser in das Holz eindringen und hier ein langwirkendes Kupferdepot bilden kann. Bis heute ist jedoch nicht erwiesen, dass die Partikelgrösse des Kupfers tatsächlich einen Einfluss auf die Wirksamkeit der Schutzmittel hat. Dieser Frage gingen Peter Wick und sein Team in diesem Projekt nach. Sie verglichen Holzschutzmittel, die Kupfer in Form von Nanopartikeln enthalten mit solchen, in denen Kupfer in herkömmlicher Form vorliegt. Neben der Wirksamkeit analysierten sie auch, wie viel und in welcher Form Kupfer freigesetzt wird, wenn das Holz mechanisch oder durch Pilzbefall langsam zersetzt wird und ob sich aus dem freigesetzten Kupfer Risiken für Mensch und Umwelt ergeben.

Resultate

Die Ergebnisse dieses Projektes bestätigen, dass Kupfer Holz gegen holzabbauende Pilze schützt, wenn es in Kombination mit einem weiteren Biozid, dem sogenannten Tebuconazon, eingesetzt wird. Diese Wirkung ist jedoch unabhängig von der Partikelgrösse des Kupfers. Der erwartete Vorteil der nanobasierten Holzschutzmittel, nämlich dass diese besser in das Holz eindringen und hier als Depot lagern, konnte in europäischen Nadelhölzern nicht nachgewiesen werden. Unabhängig von der Partikelgrösse befindet sich das Kupfer nach der Holzbehandlung hauptsächlich an der Holzoberfläche.

Die Forscher analysierten den Holzstaub der entsteht, wenn das Holz mechanisch beansprucht oder abgeschliffen wird. Unabhängig davon, ob das Holz zuvor mit nanobasiertem oder mit herkömmlichem Kupfer-Holzschutzmittel behandelt wurde, fanden die Forscher Kupfer im Holzstaub, was ein potentielles Gesundheitsrisiko darstellt, wenn dieser Holzstaub eingeatmet wird.

In einem zweiten Teil der Experimente fanden die Forscher, dass das Kupfer der Holzschutzmittel in Sporen von Pilzen aufgenommen wird und über die Verbreitung dieser Sporen in die Umwelt gelangen kann. Auch dieser Effekt war unabhängig davon, ob es sich um nanobasierte oder um konventionelle Kupfer-Holzschutzmittel handelte, was darauf hinweist, dass das Kupfercarbonat im Holz über die Zeit in andere Kupferkomplexe umgewandelt wird.

Bedeutung

Mit ihren Experimenten bieten die Forscher eine neue Wissensbasis zur Diskussion über Wirksamkeit und Umweltverträglichkeit kupferbasierter Holzschutzmittel. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts zeigen, dass nanobasierte Kupfer-Holzschutzmittel in Europa den konventionellen kupferbasierten Produkten nicht überlegen sind. Die gezeigte Freisetzung von Kupfer in die Umwelt durch Holzstaub oder Sporenbildung legt nahe, dass Kupfer in jedem Fall in reduziertem Mass in der Holzbehandlung eingesetzt werden sollte.

Originaltitel

Assessment of the effectiveness and environmental risk of nano copper based wood preservatives

Projektleitung

  • Dr. Peter Wick

Weitere Gesuchstellende

  • Prof. Francis Schwarze

 

 

Weitere Informationen zu diesem Inhalt

 Kontakt

Dr. Peter Wick Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) Lerchenfeldstrasse 5 9014 St. Gallen +41 71 274 76 84 peter.wick@empa.ch