Was ist Ultrafeinstaub: Entstehung, Ursachen & Auswirkungen
Ultrafeinstaub hat keinen natürlichen Ursprung, sondern ist menschengemacht und entsteht etwa bei Verbrennungsprozessen oder chemischen Reaktionen. Auch beim Drucken und Kopieren steigt die Konzentration der kleinen Teilchen in der Luft.
Mögliche Ursachen für Ultrafeinstaub in Innenräumen:
- Abgase von Straßen- und Flugverkehr
- elektronische Geräte wie Laserdrucker
- Verbrennung von Holz & Biomasse (Kamin, Ofen, Kerzenruß)
Wie gefährlich ist Ultrafeinstaub?
Ultrafeinstaub steht für kleinste Partikel mit einer Größe von unter 1 µm. Zum Vergleich: ein Haar hat eine Dicke von ungefähr 60 µm. Diese winzigen Partikel können dauerhaft in der Luft schweben, d. h. sie fallen von alleine niemals zu Boden. Wenn die Teilchen einmal in der Luft sind, atmet man sie also fortlaufend ein – aufgrund ihrer sehr geringen Größe dringen die Partikel dann bis tief in die Atemwege vor. Dabei werden sie von den natürlichen Reinigungszellen des Immunsystems übersehen, sodass die ultrafeinen Teilchen sogar Membranen von Lungenbläschen sowie Schleimhäute durchdringen können. Über die Lungenbläschen gelangen sie in die Blutbahn und über das Blut in alle Organe des Körpers. Sie rücken also viel weiter in den Organismus vor als größere Staubpartikel, die oft schon in der Nase oder in der Lunge gefiltert und ausgeschieden werden. Dieser Nanostaub beeinflusst das Herz- Kreislaufsystem nachhaltig und verursacht kleinste Entzündungen. Das kann Herzrhythmusstörungen, Lungenkrankheiten und Schlaganfälle hervorrufen; durch die fortlaufende Entzündung im Körper wird das Krebsrisiko zudem deutlich erhöht. Aufgrund der hohen Lungendurchlässigkeit der ultrafeinen Partikel gelten sie als gesundheitsschädlicher als Feinstaubpartikel.
Mögliche gesundheitliche Auswirkungen durch Nanopartikel:
- chronische Lungenerkrankungen & Atemwegsinfekte
- erhöhte Wahrscheinlichkeit von Tumoren in Lunge, Gehirn und allen anderen Organen
- Schlaganfall
- Herzerkrankungen
Weitere detaillierte Informationen finden Sie in unserem separaten Beitrag Gesundheitsgefahr Ultrafeinstaub & Nanopartikel.
Feinstaub durch Laserdrucker & Toner: Wieso entsteht Feinstaub beim Drucken?
Zunächst: Wie funktioniert ein Laserdrucker? Ein Laserdrucker erzeugt mittels PCR-Roller eine statische Elektrizität auf einer rotierenden Bildtrommel oder Fotoleitertrommel – die Oberfläche wird elektrisch aufgeladen. Der Laserstrahl entlädt dann gewisse Stellen wieder. An diesen haftet das Tonerpulver später und wird durch Hitze fixiert. Auf der Trommel entsteht ein Negativ des Druckbildes. Druckt ein Laserdrucker eine Seite entstehen zwei Milliarden Feinstaubteilchen – bei jeder einzelnen Seite.
Professor Dr. med. Helmut Helmut Greim, langjähriger Vorsitzender der MAK-Kommission der DFG, zählt Toner zu den granulären biobeständigen Stäuben (GBS) – d. h. sie können nicht durch körpereigene Prozesse zersetzt oder neutralisiert werden. Es handelt sich bei GBS zudem um schwerlösliche Partikel, die sich in der Lunge ansammeln und zu einer chronischen Krankheitsentwicklung führen können mit Symptomen wie Husten, Beeinträchtigung der Lungenfunktion, in schwereren Fällen sogar zerstörte Lungenbläschen und Emphyseme (irreversible Überblähung der Lungenbläschen).
Woraus bestehen Tonerstäube?
Toner sind ein pulverförmiges Gemisch aus verschiedenen Komponenten. Dabei sorgen vor allem Harzpartikel (rund 90 Prozent) dafür, dass der Toner auf dem Papier bleibt. Lediglich fünf Prozent machen Farbpigmente aus. Den Rest bilden Wachse, Eisenoxid sowie verschiedene hitzebeständige Mittel.
Tonerpartikel entstehen in einem Schmelzverfahren, das die Inhaltsstoffe vermischt und miteinander verschmilzt, mechanisch zerkleinert und siebt. Der finale Tonerpartikel ist unter 7 µm (Mikrometer) groß. Auf der Oberfläche der Tonerpartikeln können potenziell toxische Verbindungen anhaften wie Flüchtige Organische Verbindungen (VOC), Ethylbenzol, Phenole, Aldehyde oder unterschiedliche Carbonsäuren.
Untersuchungen zeigen, dass in den Tonerstäuben nano-skalige Pigmente vorhanden sein können. Diese sind zwar in thermoplastische Kunststoffe eingebunden, werden jedoch durch elektrische Aufladung freigesetzt und gelangen somit in die Atemluft. Die Freisetzung von Teilchen findet sowohl während der Aufwärmphase als auch beim Drucken statt.
air-Q Lab: Wie verändert sich die Luftqualität beim Drucken mit einem Laserdrucker?
Uns interessierte, wie viel Feinstaub ein Drucker produziert. Wie stark die Auswirkungen während des Betriebs auf die Luftqualität sind, haben wir daher in einem Praxistest mit unserem Luftmessgerät air-Q überprüft.
Unser Experimentaufbau und die Durchführung: Nachgemessen haben wir im Praxistest beim Laserdrucker UTAX P-5030DN (Kyocera FS-4200DN) mit unserem air-Q Pro. Der Drucker besitzt den Blauen Engel RAL-UZ 171 und verfügt daher über eine Begrenzung der Partikelanzahl. Er ist außerdem mit ausreichend Toner bestückt. Beide Geräte stellten wir in eine ein Kubikmeter große, durchsichtige Box und verschlossen diese mit einem Deckel. Einen komplett luftdichten Raum konnten wir aufgrund des Druckerkabels nicht kreieren. Der Versuchsablauf zeigt beide Szenarien sowohl die Entwicklung der Raumluft bei eingeschaltetem Drucker ohne Druckvorgang als auch während des Druckens. Wir haben die Luftentwicklung während eines 10-minütigen Testdurchlaufs überwacht.
Nach dem Einschalten des Geräts ließen wir den Drucker rund drei Minuten warm laufen, ehe wir den Druckvorgang starteten. Danach wurden für etwa 9 Minuten Seiten gedruckt, ehe es eine kurze Unterbrechung für das Nachfüllen des Papiers gegen 13:35 Uhr gab. Kurz darauf begannen wir erneut den Druckvorgang für eine weitere Minute. Nach dieser endete der geplante Testdurchlauf und wir beendeten das Experiment um 13.37 Uhr, indem wir den Drucker ausschalteten.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Feinstaub-Messwert sowohl beim Drucken als auch beim Stoppen des Druckvorgangs ansteigt, da sich dieser nach dem laufenden Betrieb reinigt. Außerdem stellten wir fest, dass es für die Messwert-Entwicklung unerheblich ist, ob nur wenige Seiten gedruckt werden oder der Drucker im Dauerbetrieb ist: Die Feinstaubbelastung steigt.
Zu Beginn des Tests in unserem air-Q Lab ist die Feinstaubbelastung in der Box bei 0 µg/m³. Bereits nach knapp zwei Minuten Testphase erreicht die Feinstaubbelastung den empfohlenen Grenzwert und überschreitet ihn. Nach sieben Minuten erreicht der Messwert seinen Höchststand von etwa 24 μg/m³ – eine Überschreitung um 166 %. Nach dem Ausschalten des Druckers fallen die Werte schnell wieder, erreichen jedoch lediglich den empfohlenen Grenzwert des Umweltbundesamtes.
Neben Feinstaub nehmen noch weitere Schadstoffe zu, wie VOC, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid.
Direkt nach dem Einschalten und nach einer längeren Aus-Phase konnten wir zudem einen EXTREMEN Anstieg des Feinstaubs feststellen (siehe Grafik unten). Wir sind dazu im Kontakt mit Kyocera, da dies für uns nicht erklärbar ist. Vor allem ist es überaus gesundheitsschädlich. Teilweise konnten wir dies reproduzieren, jedoch nicht in dieser Höhe. Unsere Vermutung: durch den Transport bzw. Austausch der Tonerkartuschen wurde loser Toner freigerüttelt und beim Einschalten aus dem Gerät geblasen.
Wie schützt man sich gegen Feinstaub aus Toner & Drucker? Unsere air-Q Tipps
Laserdrucker isolieren, Tintenstrahldrucker bevorzugen
Laserdrucker setzen auf ein chemisch-metallisches Gemisch für den gesamten Prozess. Es gibt zwar moderne Laserdrucker, die mit weniger Metallen arbeiten, dennoch werden weiterhin andere Schadstoffe wie VOCs, PAKs, UFPs für den Druckprozess mit dem Toner genutzt bzw. entstehen bei dem ca. 200 Grad heißen Prozess und gelangen so in die Atemluft. Betreiben Sie Laserdrucker (tonerbasierte Drucksysteme) nie ohne Filter und stellen Sie Laserdrucker und Kopierer in separate Räume mit autarker Zu- und Abluft auf! Achten Sie darauf, dass diese Räume nicht mit einer zentralen Klimaanlage für Zu- und Abluft gekoppelt sind.
Drucken Sie lieber mit Tinte statt mit Toner, wenn möglich. Für eine gesündere Raumluft empfiehlt sich die Tintenstrahldruck-Technik. Dank der sogenannten Heat-Free Technology benötigen die Drucker bis zu 96 % weniger Verbrauchsmaterialien als Laserdrucker. Die großen Tintentanks der Tintenstrahldruck sind zudem nachhaltiger und verhindern außerdem das Eintrocknen der Tinte.
Unsere Empfehlungen für einen sicheren Betrieb von Laserdruckern/-kopierern:
- Möglichst geprüfte Toner & Drucker/Kopierer verwenden
- ältere Geräte nach Möglichkeit gegen Drucker mit einem Prüfsiegel austauschen oder schadstoffärmere Toner verwenden
- Drucker im Dauerbetrieb in separaten Räumen aufstellen
- Regelmäßige Wartung & Reinigung der Geräte
- Druckkassetten nicht gewaltsam öffnen
Hilft es, Zertifikate zu beachten?
Zertifikate für Laserdrucker sind: LGA – schadstoffgeprüft, Energy Star-Label EPEAT sowie BG Prüfzert bzw. DGUV Test, das Arbeitsmittel hinsichtlich Sicherheit und Gesundheitsschutz testet. Außerdem gibt es das Zertifikat Blauer Engel (aktuell DE-UZ 219) für Drucker, laut dem die Belastung von Partikeln auf 350 Millionen Partikeln für 10 Minuten Druck begrenzt ist. Doch wurden viele Geräte wohl künstlich verlangsamt, damit sie über einen Eco-Modus die Zertifizierung erhalten. Welche Emissionen bei der Vergabe geprüft werden, ist zudem nicht vollständig geklärt.
Des Weiteren wendet Blauer Engel das Partikelzählverfahren zur Einschätzung von Druckern an. Messungen in μg/m³ sind jedoch wirkungslos, da die ultrafeinen Partikel zwar eine messbare, “riesige” Oberfläche dafür aber kein Gewicht aufweisen. Wir atmen deswegen Milliarden Partikel ein, während der Grenzwert für das Gewicht nie erreicht wird.
Ein weiteres Problem: Die Zertifizierung ist kein Muss. Daher können Geräte, die den Blauen Engel nicht erreichen, dennoch gekauft werden – etwa zu besonders günstigen Discounterpreisen. Auch gibt es keine Regelung für alte Geräte bezüglich der Nutzungsdauer oder einer Verpflichtung zur Wartung.
Überwachung der Luftqualität & regelmäßiges Lüften
Testen Sie Ihren Drucker! Prüfen Sie mit dem air-Q Luftmessgerät die Entwicklung der Raumluft und das Entstehen von Feinstaub während des Druckens – Zuhause und im Büro. So erkennen Sie schnell, ob Ihr Drucker betroffen ist und können reagieren, bedarfsorientiert Lüften und somit Feinstaub sowie Nanopartikel abführen.
