Bisphenol A

Beschreibung 

Bisphenol A - ein wichtiger und gleichzeitig viel diskutierter Umweltstoff!

Seine Jahresproduktion liegt bei knapp 4 Millionen Tonnen weltweit.

Die auf Bisphenol A zurückgehenden Produkte sind uns gut geläufig:

• Bisphenol A dient zum einen als Ausgangsstoff für einen höchst vielseitigen Kunststoff, das Polycarbonat (Kennzeichnung "PC"). Polycarbonat wird seit etwa 60 Jahren produziert.

• Zum anderen werden aus Bisphenol A Expoxidharze hergestellt.

• Schließlich dient Bisphenol A als Additiv/Zusatzstoff  in Spezialanwendungen.

Vorkommen/Verwendung

Polycarbonat

Polycarbonat begegnet uns in vielfältiger Weise im täglichen Leben, da es sehr gute Gebrauchseigenschaften aufweist. Der Kunststoff ist durchsichtig, gut beständig gegenüber Chemikalien und erhöhten Temperaturen und sehr bruchfest. Aus Polycarbonat werden beispielsweise CDs und DVDs, Kunstglas (z.B. für Lichtdächer und Lichtkuppeln), Motorradhelme, Autoteile, Armaturen, Medizingeräte, Haushaltsgegenstände, Mikrowellengeschirr und auch Lebensmittelbehältnisse hergestellt.

Das Interesse der Medien gilt besonders den aus Polycarbonat hergestellten Babyflaschen. Diese sind vom Gewicht her recht leicht, können vom Baby selbst gehalten werden und sie sind unzerbrechlich. Die Kritik bezieht sich auf die Freisetzung sehr geringer Mengen von Bisphenol A aus solchen Plastikflaschen.

Expoxidharze

Diese finden als Kleb-, Lack- und Gießharze Verwendung. Beispielsweise sind Getränke- und Konservendosen, aber auch Lagertanks für Wein innen mit Expoxidharzen beschichtet. Auch Trinkwasserleitungen können im Zuge einer Rohrsanierung mit Expoxidharzen ausgekleidet sein. Eine daraus resultierende Bisphenol A-Belastung des Wassers tritt jedoch nur in Warmwasserleitungen bei starker Erhitzung auf; im kalten Leitungswasser kommt Bisphenol A nicht vor.

Bindung von Bisphenol A in Polycarbonat und Expoxidharzen

Im Polycarbonat liegt Bisphenol A als sogenanntes Polymer vor. Das sind fest vernetzte  Ketten und Netzstrukturen vieler Bisphenol A - Moleküle. Hier ist Bisphenol A fest gebunden. Nur unter ziemlich extremen Bedingungen kann es herausgelöst werden (siehe weiter unten). In Expoxidharzen liegt Bisphenol A ebenfalls polymerisiert (also fest gebunden) vor.

Weitere Anwendungen von Bisphenol A

Neben seiner Verwendung zur Herstellung von Polycarbonat und Expoxidharzen wird Bisphenol A auch als Additiv (Zusatzstoff) eingesetzt: zur Beschichtung von Thermopapier für Faxgeräte oder Kassenbons, als Zusatz zu PVC-Kunststoffen und in Bremsflüssigkeiten. Hier ist Bisphenol A chemisch nicht gebunden, kann also relativ leicht freigesetzt werden. Der Gehalt im Thermopapier liegt bei etwa 1 %, im Weich-PVC bei etwa 0.5 % (Umweltbundesamt 2010).

In Zahnfüll- und Versiegelungsmassen (Komposite) finden sich Bisphenol A-basierte Kunststoffe wie beispielsweise das BIS-DMA und Bis-GMA.

Freisetzung von Bisphenol A aus Polycarbonat

Die Freisetzung von Bisphenol A aus Polycarbonat-Gegenständen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, ist vielfach untersucht worden (vgl. Medienspiegel). In typischen Gebrauchssituationen liegt  sie unter 3 Mikrogramm Bisphenol A pro Kilogramm Lebensmittel, sie ist also sehr gering. Erst unter extremen Bedingungen (in Gegenwart von 60 Grad heißem Alkohol über 24 Stunden) kann sie in Einzelfällen Werte über 20 Mikrogramm Bisphenol A pro Kilogramm erreichen (Europäische Union 2001).

Zur Freisetzung von Bisphenol A aus Polycarbonat-Babyflaschen siehe Text Bisphenol in Babyflaschen.

Abschätzung der Freisetzung

Unter ungünstigsten Bedingungen müßte mit einem Übertritt von 10 Mikrogramm Bisphenol A in 1 Kilogramm Lebensmittel gerechnet werden (SCF 2002).

Bedarfsgegenstände-Verordnung

Diese Menge liegt weit, nämlich 60-fach unter dem in der Bedarfsgegenstände-Verordnung festgelegten so genannten Migrationswert. Diese Verordnung in ihrer derzeit gültigen Fassung schreibt vor, dass höchstens 600 Mikrogramm Bisphenol A auf ein Kilogramm eines Lebensmittels übergehen ("migrieren") dürfen.

Gesundheitliche Bewertung

Toxikologische Daten

Bisphenol A wird seit ca. 50 Jahren toxikologisch untersucht. Bisphenol A ist nicht akutplötzlich, schnell (bei Krankheiten meist mit einem heftigen Verlauf einhergehend) giftig, ruft keine Veränderungen am Erbgut hervor, ist nicht Frucht schädigend und wirkt auch nicht Krebs erzeugend (SCF 2002).

Bisphenol A gehört zu den Stoffen mit östrogenartiger Wirkung. In Versuchen an Fröschen, Fischen und Vögeln wurde gezeigt, daß Bisphenol A an den so genannten Östrogenrezeptor (einem Bindungsort für weibliche Sexualhormone in der Zelle) bindet und zur Verweiblichung, zu Fehlbildungen der Fortpflanzungsorgane und anderen Effekten führt. Allerdings waren hierfür sehr hohe Konzentrationen erforderlich. Bisphenol A wirkt etwa 100 bis 10 000-fach schwächer als das natürliche Sexualhormon Östradiol (Umweltbundesamt 2010).

Übertragbarkeit Tier - Mensch

Viele Erkenntnisse zu Bisphenol A stammen aus Tierversuchen. Neuere Studien haben jedoch erhebliche Unterschiede zwischen Menschen und Nagetieren nachgewiesen. Sie betreffen  zum einen die wesentlich schnellere Verstoffwechslung von Bisphenol A beim Menschen und zum anderen die besondere Empfindlichkeit von Mäusen gegenüber Umweltstoffen mit östrogener Wirkung. Dies muß bei der Übertragung der Ergebnisse von Tierversuchen auf den Menschen beachtet werden (siehe auch Kasten: Kontroverse zum TDI-Wert).

Aufnahme und Verteilung im Körper*

Im Magen-Darm-Trakt wird Bisphenol A gut resorbiert, es wird im Stoffwechsel in eine wasserlösliche Verbindung ("Bisphenol A-Glucuronid, Bisphenol A-Sulfat") umgewandelt und rasch über die Niere ausgeschieden.

Die Halbwertzeit im Körper liegt bei weniger als 6 Stunden. 

Wirkung auf Organe

Beim Menschen geht eine östrogenartige Wirkung nach derzeitigem Wissensstand nur vom freien Bisphenol A aus, also nicht von seinen Stoffwechselprodukten, dem Bisphenol A-Glucuronid oder -sulfat. 

Ob und inwieweit diese Wirkung allerdings für den Menschen von Bedeutung ist, wird in der Fachwelt untersucht und diskutiert:

Offen ist, inwieweit die Bisphenol A-Stoffwechselprodukte in der Plazenta, im Hoden und in der Leber gespalten werden und ob das freie Bisphenol A in diesen Geweben so weit ansteigt, daß eine Wirkschwelle - z.B. für endokrine Wirkungen - erreicht wird.

Biomonitoring

Bisphenol A kann mit modernen Analyseverfahren (Hochleistungsflüssigkeitschromatografie bzw. Gaschromatografie kombiniert mit Massenspektrometrie) bestimmt werden.

Biomonitoring-Ergebnisse

Die Daten des deutschen Kinderumweltsurveys (KUS) zur Bisphenol A- Konzentration im Urin von Kindern im Alter von 3 - 14 Jahren liegen nun vor (Becker und Mitarb., 2009): 

• Im geometrischen Mittel über alle Altersgruppen hinweg liegt die Bisphenol A-Konzentration im Urin bei 2.66 Mikrogramm pro Liter. 95 von 100 Kindern haben einen Wert niedriger als 14 Mikrogramm pro Liter.
• Kinder mit Migrationshintergrund haben deutlich geringere Werte als solche ohne Migrationshintergrund.
• Zwischen Jungen und Mädchen war kein signifikanter Unterschied feststellbar.

Die Daten des US-amerikanischen NHANES-Surveys zeigen ähnliche Werte:

• in der Altersgruppe 6 - 11 Jahre lag der geometrische Mittelwert bei 3.6 Mikrogramm pro Liter und

• 95 von 100 Kindern haben einen Wert niedriger als 16 Mikrogramm pro Liter (Calafat et al., 2008).

Exposition

Woher stammt die Bisphenol A-Belastung bei Kindern und Erwachsenen?

Die Europäische Kommission und auch das deutsche Umweltbundesamt gehen davon aus, dass Bisphenol A hauptsächlich über Lebensmittel aufgenommen wird. Innen mit Expoxidharzen beschichtete Konservendosen enthalten zwischen 5 und 38 Mikrogramm pro Kilogramm Doseninhalt (Umweltbundesamt 2010).

Bei Dialysepatienten und bei Neugeborenen auf Intensivstationen kann es über Medizinprodukte (Infusions- und Transfusionsbeutel usw) zu einer erhöhten Belastung kommen.

Wie hoch ist die tägliche Aufnahmemenge ?

Fachleute  schätzen die tägliche Aufnahmemenge auf 0.03 bis 0.07 Mikrogramm pro Kilogramm Körpergewicht und Tag. Demnach würde ein 70 kg schwerer Erwachsener täglich etwa 2 - 5 Mikrogramm Bisphenol A aufnehmen.

Grenzwerte/Richtwerte

SCF und EFSA zur Tolerierbaren täglichen Aufnahmemenge (TDI) für Bisphenol A

Der Wissenschaftliche Lebensmittelausschuss der Europäischen Kommission (Scientific Committee on Food - SCF) hat sich mit Bisphenol A und seiner MigrationHerauslösen einer Substanz aus einem Feststoff und Übertritt in einen anderen Feststoff oder in eine andere Flüssigkeit aus Bedarfsgegenständen befasst. Im April 2002 hatte der SCF eine umfangreiche gesundheitliche Bewertung herausgegeben und einen vorläufigen Wert für die tolerierbare tägliche Aufnahme (TDI) in Höhe von 10 Mikrogramm Bisphenol A pro Kilogramm Körpergewicht festgelegt. 

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Authority, EFSA) als Nachfolgeeinrichtung des SCF hat knapp fünf Jahre später, im Januar 2007 eine Neubewertung von Bisphenol A vorgenommen. Grundlage hierfür waren neue Studien und Daten.

Die tolerierbare tägliche Aufnahme (TDI) wurde von der EFSA neu auf 50 Mikrogramm Bisphenol A pro Kilogramm Körpergewicht festgelegt. Sie liegt jetzt 5-fach über dem alten vorläufigen Wert. 

Die EFSA hat am 30.09. 2010 diesen Wert für die tolerierbare tägliche Aufnahmemenge (TDI) für Bisphenol A bestätigt.

Vorbeugung/Sanierung

Abschätzungen des Tagesaufnahme und Biomonitoring-Messungen zeigen, daß die Belastung der Verbraucher sehr gering ist.

Sie dürfte für einen Erwachsenen (70 kg) bei einigen wenigen Mikrogramm pro Tag liegen. Wenn man dies mit der tolerierbaren täglichen Aufnahmemenge (hier: 3 500 Mikrogramm für einen 70 kg schweren Erwachsenen) vergleicht, wird deutlich, daß die tatsächliche durchschnittliche Belastung 500- bis 1000-fach unter dem zulässigen Wert liegt.

Lebensmittel

Nach Ansicht von Fachleuten erfolgt der Eintrag von Bisphenol A hauptsächlich über Lebensmittel. Es kann vermutet werden, daß hier Konserven und Getränkedosen mit Epoxid-Innenbeschichtung eine wesentliche Rolle spielen.

Wer also seine persönliche Belastung noch weiter verringern möchte, kann dies durch eine individuelle Auswahl seiner Lebensmittel tun. Darüber hinaus kann der Haushalt auf Gefäße auf Polycarbonatbasis gesichtet werden, in denen Speisen und Flüssigkeiten erhitzt und längere Zeit aufgewahrt werden.

Möglicherweise ist Wein, der in expoxidharzbeschichteten Stahltanks gelagert wurde, eine bedeutsame Quelle für Bisphenol A (Europäische Kommission, Bericht von 2010, S. 25).

Babyflaschen

Zu Bisphenol A aus Polycarbonat-Babyflaschen siehe Text Bisphenol in Babyflaschen.

Entsprechend einer Entscheidung der Europäischen Kommission vom 26.11.2010 ist ab 1. März 2011 die Produktion und ab 1. Juni 2011 der Verkauf von Babyflaschen aus Polycarbonat in der EU verboten.

Trinkwasser

Wer bisher Warmwasser zu Lebensmittelzwecken aus expoxidharzbeschichteten Trinkwasserrohren bezogen hatte, kann entweder diese Rohre austauschen lassen (das UBA hält eine Liste geprüfter/geeigneter Werkstoffe vor) oder das Wasser auf andere Weise erhitzen. Kaltes Trinkwasser aus der Leitung ist so gut wie unbelastet.

Gegenstände

Der Kontakt zu Thermopapier sollte auf das nötige Maß beschränkt werden, da bei langem Kontakt eine Aufnahme über die Haut vorstellbar ist.

Der normale (eher kurzzeitige) Hautkontakt mit Gegenständen aus Polycarbonat ist praktisch unbedenklich.

Fazit

Aus umweltmedizinischer Sicht:

Die derzeitige Belastung der Bevölkerung ist gering. Sie liegt nach gegenwärtigem Wissensstand weit (etwa 30 bis 1000-fach) unter der von der EFSA ermittelten tolerierbaren täglichen Aufnahmemenge, also weit unterhalb der Wirkschwelle für nachteilige Effekte auf die Gesundheit, einschließlich endokriner Wirkungen.

Aus ökologischer Sicht:

Die Europäische Kommission vertritt die Auffassung, daß die Bisphenol A-Konzentration in der Umwelt deutlich zu gering sei, um Wirkungen auf Wasser- und Bodenorganismen hervorzurufen. Japan teilt diese Meinung. Einige Länder, z.B. Norwegen und Kanada sehen ein erhebliches Besorgnispotenzial und planen Maßnahmen zur Verminderung des Eintrags in die Umwelt.

Im Rahmen der REACH-Verordnung  wird Bisphenol A in 2012 erneut bewertet werden.

Autor: Dr. M. Otto, Prof. Dr. med. K. E. von Mühlendahl

Stand: November 2011