Die kristalline Kieselsäure ist die natürliche kristalline Form von Siliziumdioxid (SiO₂), einem in der Erdkruste weit verbreiteten Mineral.
Man findet sie in vielen Gesteinen (Sandstein, Granit, Sand usw.), sodass sie einen der Hauptbestandteile des Bodens und mineralischer Materialien bildet.
Sommaire
Wo findet man kristalline Kieselsäure?
| Die Materialien | % kristalline Kieselsäure in diesen Materialien |
| Feuerstein, siliziumhaltige Sande | > 90 % |
| Quarzit, Sandstein | > 90 % |
| Kies | > 80 % |
| Granit | 20 % bis 45 % |
| Schiefer | 40 % bis 60 % |
| Schiefer | < 40 % |
| Tone | Von 5 % bis 50 % |
| Natürliche Diatomeenerde | Von 5 % bis 30 % |
| Dolerit | < 15 % |
| Eisenerze | Von 7 % bis 15 % |
| Marmor | < 5 % |
| Kalkstein | < 1 % |
1. Vorkommen in der Natur
Kristalliner Quarz (SiO_2) ist eines der häufigsten Mineralien. Er stellt die am weitesten verbreitete Form von kristalliner Kieselsäure dar. In der Natur ist er reichlich vorhanden in:
Sandstein und Granit.
Sand (wovon er fast 100 % ausmacht).
Folge: Der Abbau von Sand oder Zuschlagstoffen (durch Brechen und Sieben) erzeugt systematisch erhebliche einatembare Quarzstäube. Kristalline Kieselsäure ist daher in natürlichen mineralischen Materialien, von Gesteinen bis zu Sedimenten, nahezu allgegenwärtig.
2. In hergestellten Materialien und im Bauwesen
Kristalline Kieselsäure ist auch in verarbeiteten Produkten sehr präsent. Man findet sie insbesondere in der Zusammensetzung von:
- Beton, Mörtel und Fassadenputzen.
- Ziegeln und Baukeramik.
- Glas und Porzellan (hergestellt aus gemahlenem Quarz).
- Bestimmten Kunststoffen und Industriekautschuken (als mechanischer Zusatzstoff verwendet).
3. Der Sonderfall spezifischer Produkte (Diatomeenerde)
Einige Produkte des alltäglichen Gebrauchs enthalten ebenfalls Kieselsäure. Das bemerkenswerteste Beispiel ist die Diatomeenerde (Kieselgur), die als Absorptionsmittel oder in der Filtration verwendet wird:
- Natürliche Form: Obwohl biologischen Ursprungs, kann sie 0,1 bis 3 % kristalline Kieselsäure enthalten.
- Kalzinierte Form: Wird Diatomeenerde auf sehr hohe Temperaturen erhitzt, wandelt sich die amorphe Kieselsäure in Cristobalit um. Der Gehalt an kristalliner Kieselsäure kann dann auf 20–60 % ansteigen.
Branchen und Berufe, die kristalliner Kieselsäure ausgesetzt sind
Da kristalline Kieselsäure in Materialien so weit verbreitet ist, setzen viele Industriezweige ihre Mitarbeiter Quarzstäuben aus. Laut einer Umfrage (SUMER 2017) sind in Frankreich etwa 358.000 Arbeitnehmer am Arbeitsplatz exponiert. Historisch gesehen sind die hauptsächlich betroffenen Berufe:
Bauwesen und Tiefbau (BTP):
Jede Bau- oder Renovierungsbaustelle. Abbrucharbeiten, Betonschneiden (Säge, Meißel), Bohren, Hämmern, Hobeln oder Schleifen von Strukturen setzen reichlich Beton- und Steinstaub (Granit, Sandstein, Putz usw.) frei, der Quarz enthält.
Bergbau und Steinbrüche:
Abbau und Verarbeitung von siliziumhaltigen Gesteinen (Granit, Sandstein, Siliziumgestein). Das Brechen der Blöcke und das Sieben der Zuschlagstoffe erzeugen Wolken von Feinstaub, der sehr reich an Quarz ist.
Glas, Kristallglasherstellung und Keramik:
Herstellung von Glas und Keramik (Fliesen, Geschirr, Isolatoren usw.) aus Sand/Quarz. Die Handhabung und Zerstäubung von Kieselsäure sind in diesen Sektoren allgegenwärtig.
Gießerei und feuerfeste Materialien:
Zahnersatz:
Die Arbeit an Dentalkeramiken umfasst Schleif- und Polierphasen, die kristalline Kieselsäure in mikronisierter Form freisetzen.
Weitere betroffene Sektoren:
Die Kunststoff- und Gummiindustrie verwendet kristalline Kieselsäure als Füllstoff (verstärkend), und sogar bestimmte industrielle Reinigungsarbeiten (Diatomeenerde) oder Sandstrahlarbeiten („Entlacken“) setzen Kieselsäure frei.
Somit müssen alle Berufe, die mit Beton, Stein, Sand, Diatomeenerde oder geschmolzener Kieselsäure arbeiten, Vorsicht walten lassen. Seit dem 1. Januar 2021 hat Frankreich diese Verfahren in seine nationale Liste krebserzeugender Verfahren aufgenommen. Jedoch wurde der nationale Grenzwert bei dieser Gelegenheit nicht geändert (er bleibt bei 0,1/0,05 mg/m³).
Die Arbeitgeber sind verantwortlich, diese Risikosituationen zu identifizieren und die Teams in den richtigen Vorgehensweisen zu schulen.
Die Auswirkungen von kristalliner Kieselsäure auf die Gesundheit
Der wichtigste Eintrittsweg von kristalliner Kieselsäure in den Organismus ist die Atmung. Feine Kieselsäurepartikel (Durchmesser < 5 µm) dringen tief in die Lunge ein und lagern sich dort dauerhaft ab.
Der Körper reagiert daher mit der Bildung von fibrösen Knötchen: Das ist die Silikose, eine irreversible und potenziell tödliche Lungenerkrankung.
Die Silikose ist gekennzeichnet durch progressive Atemnot bei Anstrengung, die zu einer schweren Ateminsuffizienz führt. Es gibt keine heilende Behandlung außer einer Lungentransplantation in schweren Fällen, und die Krankheit schreitet oft selbst nach Beendigung der Exposition weiter fort.
Anerkennung als Berufskrankheit
Neben der Silikose fördert die chronische Exposition gegenüber kristalliner Kieselsäure Lungenkrebs. Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) hat 1997 kristalline Kieselsäure in Gruppe 1 (sicher krebserzeugend für den Menschen) eingestuft.
Zahlreiche epidemiologische Studien haben ein erhöhtes Lungenkrebsrisiko bei Arbeitnehmern gezeigt, die Quarzstaub ausgesetzt sind.
Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass Silikose als Berufskrankheit anerkannt werden kann, wenn sie die Kriterien der Tabelle Nr. 25 der Berufskrankheiten (allgemeines System) erfüllt.
In Frankreich werden jährlich etwa 200 Silikosefälle als Berufskrankheiten anerkannt.
Grenzwerte für die Exposition und Regulierung
Im Bewusstsein dieser Gefahren legt die französische Gesetzgebung sehr niedrige Grenzwerte für die berufliche Exposition fest. Das Arbeitsgesetzbuch (Artikel R.4412‑149) definiert den AGW-8h für kristalline Kieselsäure: 0,1 mg/m³ für Quarz und 0,05 mg/m³ für Cristobalit und Tridymit, gemessen an der alveolengängigen Fraktion des Staubes.
Ähnliche Regeln existieren für Gemische von siliziumhaltigen Stäuben. Die Einhaltung dieser Grenzwerte wird von akkreditierten Stellen kontrolliert (fast immer durch Luftproben).
Seit 2015 unterliegen Arbeiten, die auf Baustellen Quarzstaub aussetzen, einer strengen Regulierung (Nulltoleranz bei Nichteinhaltung der Vorschriften) durch den „Silikose-Schock“ der CNESST (Québec) und der CNAM (Frankreich).
Als internationales Beispiel hat die US-amerikanische OSHA (2016) ihren AGW auf 0,05 mg/m³ gesenkt (und empfiehlt 0,025 mg/m³ als Aktionswert).
Auf europäischer Ebene hat die Richtlinie (EU) 2017/2398 die Krebsrichtlinie (2004/37/EG) aktualisiert, indem sie Verfahren, die alveolengängiger kristalliner Kieselsäure aussetzen, explizit als krebserzeugend auflistet.
Abschließend sei angemerkt, dass kristalline Kieselsäure keine harmonisierte CLP-Gefahrenklassifizierung hat (kein zusätzliches Sicherheitsetikett), aber ihre internationale Anerkennung als krebserzeugend in Verbindung mit schweren Lungenerkrankungen verstärkt die Präventionspflicht.
Prävention und Schutzmaßnahmen
Die Primärprävention besteht darin, die Bildung von Quarzstaub zu vermeiden. Die Hierarchie der Maßnahmen ist wie folgt:
- Substitution: Wenn möglich, ein alternatives, weniger siliziumhaltiges Material verwenden. Zum Beispiel Quarzsand durch nicht-siliziumhaltige Zuschlagstoffe ersetzen, synthetische Putze oder Mörtel verwenden usw.
- Eindämmung und Belüftung: Arbeiten in einem geschlossenen Bereich oder in einer belüfteten Kabine unter Unterdruck durchführen, exponierte Bereiche absperren. Systeme zur lokalen Absaugung (Hauben, Abzüge, Kabinen) installieren, um den Staub an der Quelle zu erfassen.
- Nassverfahren: Materialien beim Sägen, Schleifen oder Polieren mit Wasser besprühen, um die Staubausbreitung zu verhindern. Betonsägen muss mit kontinuierlicher Bewässerung erfolgen.
- Absaugung an der Quelle: Tragbare Werkzeuge mit integrierter Absaugung verwenden oder Maschinen an ein industrielles Absaugsystem anschließen, um den Staub direkt am Werkzeugausgang zu entfernen.
- Atemschutz: Wenn kollektive Maßnahmen die Exposition nicht unter den gesetzlichen Grenzwert senken können, müssen Arbeitnehmer geeignete Atemschutzgeräte tragen. Dabei handelt es sich um Filtermasken P2/P3 (oder gleichwertig) oder Frischluftgeräte, je nach Konzentration. Die Geräte müssen zertifiziert sein (z. B. NIOSH oder CEN) und im Rahmen eines Atemschutzprogramms, das Schulung und Überwachung umfasst, eingesetzt werden.
Zusätzlich sind die Schulung und Information der Mitarbeiter obligatorisch: Sie müssen die Risiken im Zusammenhang mit Kieselsäure kennen und wissen, wie die Schutzmittel zu verwenden sind. Regelmäßige medizinische Kontrollen (Atemuntersuchungen, Lungenröntgenbilder) sind für exponierte Personen vorgeschrieben (individuelle post-berufliche Nachsorge gemäß Artikel D.461‑23 des CSS). Schließlich unterliegen bestimmte stark exponierende Anwendungen spezifischen Regeln (zum Beispiel ist Trockensandstrahlen streng reguliert, wobei das Schleifmittel in offener Kabine nicht mehr als 5 % freie Kieselsäure enthalten darf).
Wichtige Erkenntnisse zur kristallinen Kieselsäure
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass kristalline Kieselsäure in Gesteinen und Baumaterialien allgegenwärtig ist. Fachleute aus dem Bauwesen, der Rohstoffgewinnung und der Fertigungsindustrie sind ihr täglich ausgesetzt, daher ist die Kenntnis des Risikos und der Prävention von großer Bedeutung.
Die gesundheitlichen Auswirkungen (Silikose, Lungenkrebs) sind schwerwiegend und irreversibel, was sehr strenge Regulierungen (AGW, Klassifizierung, Arbeitsverbot für Minderjährige usw.) rechtfertigt.
