Blickpunkt

Die meisten chemischen Disziplinen fokussieren sich auf ein einzelnes Molekül: Es mag das Ziel einer Synthese oder eines biochemischen Isolationsprozesses sein, bedarf struktureller Aufklärung oder einer detaillierten Analyse mit theoretischen Methoden. Eine solche inhaltliche und methodische Fokussierung erreicht ihre Grenze, wenn Systeme betrachtet werden, in denen chemische Spezies miteinander reagieren. Hierbei ist im Gegensatz zur klassischen Synthesechemie die Präsenz und Charakterisierung der Substanzen nur die Voraussetzung — Ziel ist es, das makroskopische Verhalten des Systems über mikroskopische physikochemische Parameter zu verstehen.
Das Gebiet, das sich mit der Analyse und dem Design von dynamischen Phänomenen in komplexen chemischen Systemen beschäftigt, heißt Systemchemie (Systems Chemistry).1,2 Ein europäisches Projekt (Cost Action CM0703 formuliert dazu als Ziele, autokatalytische Reaktionssysteme zu untersuchen und Methoden für ihre Integration in dynamische Supersysteme zu entwickeln (wörtlich: “The main objective of the Action is to investigate autocatalytic reaction systems within supramolecular, prebiotic, and other fields of chemistry and to develop methods for their integration into dynamic supersystems.”
Systemchemie bildet damit den Gegenpol zur traditionellen reduktionistischen Herangehensweise an chemische Probleme, indem sie mehrere Variablen gleichzeitig und nicht nur isoliert voneinander studiert.
Beispiele für komplexe chemische Systeme sind dynamische kombinatorische Bibliotheken,3) oszillierende Reaktionen,4 chiraler Symmetriebruch5,6 und Netzwerke autokatalytischer oder selbstreplizierender Spezies.7,8 Diesen Systemen ist gemeinsam, dass ihr Verhalten ausschließlich aus der Interaktion der zugrunde liegenden Komponenten, aber nicht aus ihren isolierten Eigenschaften resultiert.
Um dynamische Phänomene zu verstehen, sind oft Computerprogramme notwendig für Aufgaben wie die Datenextraktion und -reduktion, die Optimierung theoretischer Modelle anhand experimenteller Daten und die Berechnung von Reaktionsenergieprofilen. Dafür existiert selten eine maßgeschneiderte Lösung, so dass ein Chemiker die entsprechende Software selbst schreiben oder eine bestehende modifizieren muss. Dies erfordert einen Systemchemiker, der nicht nur Chemiker, sondern auch ein wenig Programmierer oder Theoretiker sein sollte. Die interdisziplinäre Ausrichtung der Systemchemie zeigen hier zwei Beispiele:


<h2>Kinetische Modellierung</h2>
Die Kinetik und Thermodynamik chemischer Reaktionssysteme, die über Rückkopplungsmechanismen verfügen, ist oft nicht trivial: In selbstreplizierenden Systemen kann es zum Beispiel durch die Wechselwirkung mehrerer Template zu Konkurrenz- oder Kooperations-Szenarien kommen; dynamische kombinatorische Bibliotheken zeigen trotz Gleichgewichtsbedingungen unter Umständen nicht die Amplifikation der stabilsten Spezies. Beide Phänomene kombiniert führen zu einem System, das teilweise thermodynamisch und teilweise kinetisch kontrolliert ist.
Die Konstruktion eines Reaktionsmodells, das die gekoppelten elementaren Prozesse adäquat beschreibt, ist in vielen Fällen eine Herausforderung und erfordert im ersten Schritt physikochemisches Know-how. Im zweiten Schritt ist das Modell anhand experimenteller Daten wie zeitaufgelösten Konzentrationen oder chemischen Gleichgewichten zu simulieren und zu optimieren. Dazu muss ein Computerprogramm ein Reaktionsmodell in chemische Ratengleichungen übersetzen, diese numerisch integrieren und Parameter wie Geschwindigkeits- und Gleichgewichtskonstanten so optimieren, dass Simulation und Experiment übereinstimmen. Ein solches Programm, das viele Arbeitsgruppen weltweit nutzen, ist das von Günter von Kiedrowski entwickelte Simfit.9 Dass eine experimentell ausgerichtete Arbeitsgruppe Software entwickelt, ist selten, aber für die Systemchemie notwendig. Dass das Programm so stark verbreitet ist, unterstreicht die Notwendigkeit seiner Entwicklung, die auf die Bedürfnisse von Chemikern zugeschnitten war.
Der Benutzer einer solchen Software sollte sie nicht als Black Box betrachten, sondern Basiswissen über die angewendeten Algorithmen mitbringen, um passende Simulationsparameter auswählen und Ergebnisse einschätzen zu können. Die Systemchemie verlangt, Chemie nicht nur aus einer mechanistischen, sondern auch aus einer mathematisch-dynamischen Perspektive heraus zu verstehen.


<h2>Molecular Modelling</h2>
Um theoretische Rechnungen ergänzte experimentelle Daten sind wegen der Leistungsfähigkeit moderner Computer und vielen verfügbaren Programmen gängige Praxis. Für die Systemchemie besitzen die daraus gewonnenen Erkenntnisse besonderen Wert, da die Komplexität der zu analysierenden Systeme die Erhebung experimenteller Daten manchmal erschwert oder unmöglich macht. Die typische Anwendungsbreite erstreckt sich für den Chemiker von der Berechnung optimierter Geometrien, über Energien von Grund- und Übergangszuständen sowie Orbitalen bis zu Eigenschaften wie magnetischen Abschirmungskonstanten oder Absorptionsbanden für die UV- oder IR- Spektroskopie.
Für die Entwicklung der Systemchemie ist es wichtig, nicht nur die Methoden zu nutzen, die unter experimentell arbeitenden Chemikern etabliert sind, sondern auch den Werkzeugkasten theoretischer Methoden zu erweitern, um der steigenden Komplexität der untersuchten Systeme gerecht zu werden.
Ein Beispiel findet sich in der Analyse eines selbstreplizierenden Systems.10 Die theoretischen Physiker Chris D. Lorenz und Nikos L. Doltsinis vom King's College London halfen, mit Ab-initio-Molekulardynamik-Simulationen (AIMD) Freie-Energie-Profile für alle ablaufenden Reaktionen zu berechnen.11 Die Profile erklärten das beobachtete Reaktionsverhalten. Ein Vergleich mit Ergebnissen aus statischen Rechnungen, die bisher für derartige Systeme angewendet wurden, zeigte, dass diese Rechnungen die Produktverteilung qualitativ falsch voraussagten. Zusätzlich lieferten die Simulationen thermisch-gemittelte NMR-Verschiebungen, die eine Zuordnung von Signalen zu den entsprechenden Kernen in komplizierten Spektren ermöglichten.
Für experimentelle Chemiker, die ihre Methoden durch Molecular Modelling ergänzen, ist AIMD keine etablierte Methode und Arbeiten zur Systemchemie verwendeten sie bisher nicht. Die Auseinandersetzung mit der Methode an sich und der im Zuge der Kooperation entstehende Fokus auf einer dynamischen Beschreibung aller Prozesse, gab jedoch unserer Forschung zu Replikatoren einen neuen Impuls.
Dieses Projekt hat nicht nur unsere chemischen Fähigkeiten gefordert, sondern auch die Entwicklung diverser Hilfsprogramme und Anpassungen im Quellcode des benutzten quantenchemischen Programmpakets (Car-Parrinello Molecular Dynamics, CPMD).12


<h2>Interdisziplinäre Methoden</h2>
Was genau Systemchemie in zehn Jahren sein wird, ist nicht abzuschätzen. Ob Phänomene wie Selbstreplikation, Selbstorganisation, Oszillationen oder chiraler Symmetriebruch, die momentan als exotische Ausnahme betrachtet werden, tat- sächlich selten oder doch häufig, aber in vielen Fällen unentdeckt sind, wird sich zeigen.
Unabhängig von der Art weiterer Entdeckungen wird Systemchemie viel Raum für neue Methoden bieten, die zum Teil der Physik, Biologie, Informatik und Theorie komplexer Systeme entliehen sein werden. Ihr interdisziplinärer Ansatz verlangt ein vielfältiges Wissen und mag eine anfängliche Hürde darstellen, ist aber in der Lage, Wissenschaftler verschiedenster Gebiete zu integrieren und unsere heutige Sichtweise der Chemie zu ändern.
Arne Dieckmann promovierte an der Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum im Fachbereich Organische Chemie mit Forschungsaufenthalten am Department of Physics des King's College London. <a href="mailto:arne.dieckmann@rub.de">arne.dieckmann@rub.de</a> <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.ruhr-uni-bochum.de/oc1" target="_blank">www.ruhr-uni-bochum.de/oc1</a></ext-link>


<h2>— — — QUERGELESEN</h2>
Systemchemie beschäftigt sich mit komplexen dynamischen Phänomenen wie Selbstreplikation oder chiralem Symmetriebruch in chemischen Systemen.
Durch kinetische Modellierung des beobachteten Reaktionsverhaltens, die durch quantenchemische Rechnungen gestützt werden kann, sind Geschwindigkeits- und Gleichgewichtskonstanten für elementare Reaktionen bestimmbar.
Systemchemie erfordert langfristig, dass Chemiker sich Methoden der Physik, Biologie, Informatik und Theorie zunutze machen.


<h2>— — — Kurz notiert</h2>


<h2>Wissenschaft zum Zeitvertreib</h2>
Widmet sich jemand ernsthaft Computerspielen welcher Art auch immer, so investiert er einen wesentlichen Teil seiner Zeit sowie seiner kreativen Energie und seiner Problemlösefähigkeiten dieser Aufgabe. Warum sollte man diese enorme Ressource nicht für wissenschaftliche Zwecke nutzen, dachte sich David Baker von der University of Washington in Seattle, USA, und hat aus einer seiner primären Fragen, nämlich wie Proteine falten, ein wahrscheinlich süchtig machendes Spiel gemacht, das sich mittlerweile großer Beliebtheit erfreut.
Die Spieler müssen dabei, ähnlich wie bei Tetris in 3D, ein Protein in seiner dreidimensionalen Struktur solange verändern, bis es den Zustand niedrigster Energie erreicht hat, also optimal gefaltet ist. Dazu existieren im zugehörigen Programm Foldit Werkzeuge, mit denen sich die Struktur des Makromoleküls manipulieren lässt. Natürlich könnten Simulationsprogramme diese Aufgabe übernehmen. Es hat sich aber gezeigt, dass Menschen durch ihre Intuition und ihr Gespür oft schneller ans Ziel kommen, denn diese Eigenschaften lassen sich (noch) sehr unzureichend in Algorithmen verpacken. Die Möglichkeit der Teambildung wird im Zeitalter der Onlinespiele den Suchtfaktor dieser Anwendung noch stärken.
<ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://fold.it" target="_blank">http://fold.it</a></ext-link>
Harald Lanig, Erlangen


<h2>Forschungsinstitute bei Facebook</h2>
Immer mehr Forschungsinstitute sind auf der Internetseite Facebook vertreten. Auf diesem Weg will neben der Fraunhofer- auch die Max-Planck-Gesellschaft junge Wissenschaftler auf sich aufmerksam machen. Auf ihren Facebookseiten informieren die Forschungsinstitute über Stellenangebote, Veranstaltungen und Forschungsprojekte. Auch Hochschulen wie die TU München nutzen zunehmend das soziale Netzwerk, um sich aktuellen und potenziellen Studenten zu präsentieren. Bei der Suche nach den Profilen der Institute müssen Facebooknutzer allerdings etwas Spürsinn zeigen: Da der Seitenbetreiber die Identität der Seitenersteller nicht prüft, finden sich unter dem Namen einer Institution auch Profile, die Privatpersonen angelegt haben. Ein weiterer Stolperstein sind die Gemeinschaftsseiten: Für häufige Suchbegriffe generiert Facebook ein offiziell wirkendes Profil, das allerdings nur Informationen aus dem entsprechenden Wikipediaartikel wiedergibt. Wer zielsicher auf den autorisierten Facebookseiten landen will, hat mit Google oft bessere Chancen.
 <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.facebook.com" target="_blank">www.facebook.com</a></ext-link>
Kathrin Wildemann


<h2>Lehrmaterial Chemieinformation</h2>
Der Server für Lehrmaterial zu Chemieinformationen (repository XCITR, explore chemical information teaching resources) ist ein Projekt der Fachgruppe Chemie-Information-Computer der GDCh und der Division of Chemical Information der amerikanischen Chemiefachgesellschaft ACS mit integriertem Bearbeitungs- und Begutachtungssystem. Damit veröffentlichen Dozenten, Fachautoren und Informationsanbieter wissenschaftliches Lehr- und Ausbildungsmaterial zur Chemieinformation im Internet. Ein akademischer Redaktionsbeirat begutachtet die Materialien vor der Freischaltung. Texte, Folien und Illustrationsmaterial können, sofern der Autor oder Informationsanbieter dies erlaubt, weitergegeben oder sogar modifiziert werden. Die Plattform bietet ein Linzenzmodell mit Copyright-Optionen. XCITR lässt sich ohne Registrierung nutzen, um sich z.B. einen Überblick über vorhandenes Material zu verschaffen. Registrierte Nutzer können sich z.B. einen individuellen Workspace einrichten, Dokumente kommentieren, bewerten und an Foren teilnehmen.
 <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.xcitr.org" target="_blank">www.xcitr.org</a></ext-link>



<ul>
<li>
1 

 
M. Kindermann, 
I. Stahl, 
M. Reimold, 
W. M. Pankau, 
G. von Kiedrowski:
<source>Angew. Chem., 
(2005), 
117, 
6980–<lpage>6913.</lpage>
</li>
<li>
2 

 
R. F. Ludlow, 
S. Otto:
<source>Chem. Soc. Rev., 
(2008), 
37, 
101–<lpage>108.</lpage>
</li>
<li>
3 

 
P. Corbett, 
J. Leclaire, 
L. Vial et al.:
<source>Chem. Rev., 
(2006), 
106, 
3652–<lpage>3711.</lpage>
</li>
<li>
4 

 
I. Epstein, 
J. Pojman, 
O. Steinbock:
<source>Chaos, 
(2006), 
16, 
037101–<lpage>7.</lpage>
</li>
<li>
5 

 
K. Soai, 
T. Shibata, 
H. Morioka, 
K. Choji:
<source>Nature, 
(1995), 
378, 
767–<lpage>768.</lpage>
</li>
<li>
6 

 
M. Mauksch, 
S. B. Tsogoeva, 
I. M. Martynova, 
S. W. Wei:
<source>Angew. Chem., 
(2007), 
119, 
397–<lpage>400.</lpage>
</li>
<li>
7 

 
G. von Kiedrowski:
<source>Bioorg. Chem. Front., 
(1993), 
3, 
113–<lpage>146.</lpage>
</li>
<li>
8 


A. Vidonne, 
D. Philp: 
<source>Eur. J. Org. Chem., 
2009, 
593—<lpage>610</lpage>.

</li>
<li>
9 


G. von Kiedrowski: 
<source>SimFit, 
32, 
1990—<lpage>2010</lpage>.

</li>
<li>
10 

 
A. Dieckmann, 
S. Beniken, 
C. D. Lorenz, 
N. L. Doltsinis, 
G. von Kiedrowski:
<source>J. Syst. Chem., 
(2010), 
1, 
10.
</li>
<li>
11 


D. Marx,
J. Hutter: 
in <source>NIC Series, Vol. 1, ISBN 3—00—005618—1, (Ed.), <person-group person-group-type="editor">John von Neumann</person-group> <publisher-name>Institute for Computing</publisher-name>, <publisher-loc>Jülich</publisher-loc>, 2000, pp. 301—<lpage>449</lpage>.

</li>
<li>
12 

J. Hutter, P. Ballone, M. Bernasconi, P. Focher, E. Fois, S. Goedecker, D. Marx, M. Parrinello, M. Tuckerman, MPI für Festkörperforschung and IBM Zürich Research Laboratory, Stuttgart, 2001.
</li>
</ul>

Artikel

Systemchemie — interdisziplinär und komplex

Die meisten chemischen Disziplinen fokussieren sich auf ein einzelnes Molekül: Es mag das Ziel einer Synthese oder eines biochemischen Isolationsprozesses sein, bedarf struktureller Aufklärung oder einer detaillierten Analyse mit theoretischen Methoden. Eine solche inhaltliche und methodische Fok...

Stoffbezogene Regelungen finden sich in zahlreichen Rechtsgebieten.1 Die Abbildung zeigt einige Vorschriften des Immissionsschutz-, des Wasser- und des Abfallrechts, umgesetzt auf europäischer, nationaler und bayerischer Ebene. Eine entsprechende Darstellung für das Chemikalienrecht liefert Lit.2 In anlagenbezogenen Regelwerken folgen neue Vorschriften Schlag auf Schlag (siehe Kasten, S. 141).


<h2>Reach schafft Transparenz</h2>
Das Chemikalienrecht verfolgt den Ansatz, umfangreiche Informationen über Chemikalien zu sammeln und sie der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen. So sollen Entscheidungen über die Verwendung von Chemikalien künftig auf besserer Informationsgrundlage fallen.
Die europäische Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (Reach, siehe Kasten) verpflichtet Hersteller und Importeure chemischer Stoffe, Registrierungsdossiers bei der Europäischen Chemikalienagentur (Echa) einzureichen [Nachr. Chem. 2010, 58, 890]. Die Dossiers informieren über die Eigenschaften der Stoffe, warnen vor Gefahren und empfehlen Risikominderungsmaßnahmen. Die Echa sammelt diese Informationen und veröffentlicht sie.5
Stoffinformationen sollen ausführlicher als bisher entlang der Lieferketten kommuniziert werden — vom Hersteller oder Importeur bis zum gewerblichen Anwender und umgekehrt.
Erweiterte Sicherheitsdatenblätter (eSDB) informieren nachgeschaltete Anwender. Die eSDB können Expositionsszenarien enthalten, welche die die vorgesehenen Verwendungen des betreffenden Stoffs beschreiben. Das betrifft beispielsweise zu erwartende Konzentrationsbereiche für den gesamten Lebenszyklus einschließlich der Abfallbehandlung. Innerhalb dieser Grenzen darf der Anwender den Stoff einsetzen.


<h2>Wirkungen auf Industrieanlagen</h2>
Für die Herstellung und jede einzelne Verwendung eines besonders besorgniserregenden Stoffs (substance of very high concern, SVHC) soll künftig eine Zulassung erforderlich sein. Betroffene Stoffe werden im Reach-Anhang XIV mit einem Ablaufdatum tabelliert. Nach dem zugehörigen Ablaufdatum darf ein solcher Stoff nur mit der entsprechenden Zulassung eingesetzt werden. Das erste Ablaufdatum für einen Stoff wird voraussichtlich am Anfang des Jahres 2013 liegen. Es bezieht sich auf Moschusxylol Eine Zulassung gibt es jeweils für eine Verwendung und soll üblicherweise an Auflagen gebunden und regelmäßig überprüft werden.
Veröffentlicht die Echa den Namen eines Stoffs auf der Kandidatenliste für die Aufnahme in den Reach-Anhang XIV, dann müssen Hersteller ihre gewerblichen Kunden informieren, wenn in ihren Erzeugnissen davon mehr als 0,1 Gew.-% enthalten sind. So sollen SVHC möglichst bald substituiert, also durch unbedenklichere Stoffe ersetzt werden.
Die Kandidatenliste für die Aufnahme von Stoffen in den Anhang XIV wächst zügig. Voraussichtlich werden die ersten Stoffe Anfang des Jahres in den Anhang eingestellt und damit nach dem jeweiligen Ablaufdatum zulassungspflichtig.
Ausgehend vom Eintrag eines Stoffes in den Reach-Anhang XIV sollen die Ablaufdaten jeweils zwischen etwa 24 und 48 Monaten in der Zukunft liegen. Solange das jeweilige Ablaufdatum nicht überschritten ist, darf ein Stoff weiter verwendet werden — sofern die Registrierungspflichten erfüllt sind. Soll ein Stoff über das Ablaufdatum hinaus verwendet werden, muss der Betreiber bis spätestens zu einem von der Europäischen Kommission festgesetzten Zeitpunkt (voraussichtlich etwa 18 Monate vor dem Ablaufdatum) die Zulassung beantragen. Geht der Antrag später bei der Echa ein, ist nicht gewährleistet, dass der Stoff unterbrechungsfrei verwendet werden darf.
Die Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) definiert neue Regeln für die Einstufung. Dadurch können Anlagen unter die Störfall-Verordnung (12. BImschV) fallen, die bislang nicht von dieser Regelung erfasst wurden.
Geänderte Einstufungen können Anlagen genehmigungspflichtig machen, so dass sie in den Anwendungsbereich der 4. BImSchV fallen. Umgekehrt kann für bisher genehmigungspflichtige Anlagen die Genehmigungspflicht entfallen.
Dasselbe gilt für die Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), die zentrale Verwaltungsvorschrift zum deutschen Immissionsschutzrecht: Geänderte Einstufungen namentlich nicht genannter Stoffe (nach TA Luft Nr. 5.2.5 und Nr. 5.2.2) können sich auf die Emissionsgrenzwerte einzelner Stoffe auswirken.
Stoffsicherheitsberichte sind vorgeschrieben für Stoffe mit einem Umsatz von mindestens zehn Tonnen pro Jahr und Unternehmen. Darin wird die Konzentration des betreffenden Stoffes im jeweiligen Umweltmedium abgeleitet (z. B. für das Wasser eines Flusses), die aufgrund der in Toxizitätstest ermittelten Wirkungen keine Gefahr für die Gesamtheit der in diesem Medium lebenden Organismen erwarten lässt (predicted no-effect concentration, PNEC). Fehlen verpflichtende Umweltqualitätsnormen (Grenzwerte), lässt sich die PNEC mit der erwarteten Konzentration im Umweltmedium (Immission, predicted environmental concentration, PEC) vergleichen. Die PEC sollte stets kleiner sein als die PNEC.
Für den Bereich Arbeitsschutz gibt es eine der PNEC entspechende Größe (derived no-effect level, DNEL) Sie ist ähnlich zu handhaben wie die PNEC im Umweltbereich. Die der PEC entprechende Arbeitsplatzkonzentration kann unmittelbar gemessen oder dem Expositionsszenarium entnommen werden. Dieses enthalten erweiterte Sicherheitsdatenblättern künftig als Anlage bei Stoffen, von denen ein Unternehmen mindestens zehn Tonnen pro Jahr herstellt oder importiert.
Wie bisher sind Beschränkungen für Verwendungen von Stoffen (früher: Richtlinie 76/769/EWG, jetzt: Reach-Anhang XVII) auch beim Betrieb industrieller Anlagen einzuhalten. Dieser Anhang XVII wird laufend erweitert.


<h2>Reach-Vorschriften gelten für alle</h2>
Betreiber müssen die chemikalienrechtlichen Anforderungen für die Stoffe in ihrer Industrieanlage einhalten. Ein registrierungspflichtiger Stoff darf also nur dann eingesetzt werden, wenn der Hersteller oder Importeur am Beginn der jeweiligen Lieferkette ihn registriert oder vorregistriert hat. Handelt es sich um eine vorregistrierten Altstoff, dann darf die Übergangsfrist für die Registrierung (nach Reach-Artikel 23) noch nicht abgelaufen sein.
Nach Ablauf der Übergangsfrist darf ein Unternehmen einen solchen Stoff nur dann in Mengen von einer Tonne pro Jahr oder mehr verwenden, wenn diese Verwendung registriert ist. Hat der Hersteller oder Importeur am Anfang der Lieferkette den Stoff oder die Verwendung eines nachgeschalteten Anwenders nicht registriert oder rät der Hersteller oder Importeur von dieser Verwendung ab, dann muss sich der nachgeschaltete Anwender einen anderen Lieferanten suchen. Alternativ kann der nachgeschaltete Anwender einen Stoffsicherheitsbericht erstellen. Das verursacht allerdings viel Aufwand.
Existiert für einen Stoff ein Expositionsszenarium (ES), dann soll der Stoff in der Industrieanlage innerhalb der Grenzen der dort spezifizierten Verwendungsbedingungen zum Einsatz kommen. Bei diesen Grenzen kann es sich z. B. um den maximalen Durchsatz des Stoffes der Anlage handeln. Falls erforderlich, lassen sich diese Grenzen durch ein Scaling6 anpassen. Kommen beispielsweise in der Anlage größere Stoffmengen zum Einsatz als vom Ersteller des Expositionsszenariums vorgesehen, dann kann der nachgeschaltete Anwender Risikominderungsmaßnahmen ergreifen, die das Risiko gegenüber dem ES verringern. So können eine verbesserte Abwasserreinigung und eine Kreislaufführung des Prozesswassers zielführend sein.
Die Tabelle fasst die Bedeutung einzelner Reach-Informationen für das Chemikalienrecht zusammen.


<h2>Anlagenbezogene Reach-Informationen</h2>
Das neue Chemikalienrecht sieht ausdrücklich vor, dass Reach-Informationen den Behörden auch für andere Aufgaben im Umweltschutz zur Verfügung stehen. Im einfachsten Fall kann jeder die von der Echa veröffentlichten Stoffinformationen (z.B. eine PNEC) im Internet abrufen.5) Eine regional zuständige Behörde kann sich an der PNEC orientieren, wenn sie beispielsweise über einen Genehmigungsantrag zum Bau einer Industrieanlage entscheiden muss und kein immissionsschutzrechtlicher Grenzwert für den betreffenden Stoff vorliegt. Existiert ein Immissionsgrenzwert, muss der Betreiber ihn einhalten. Das gilt auch für den Fall, dass aufgrund der PNEC höhere Emissionen zulässig wären, da andere sektorale Vorschriften (hier das Immissionsschutzrecht) unbeschadet von den Reach-Richtlinien gelten.7


<h2>Das Beispiel Bayern</h2>
Die deutschen Bundesländer haben die Aufgabe, die neuen Regelungen in der Fläche um- und durchzusetzen. Sie bestimmen jeweils für ihr Gebiet die behördlichen Strukturen dafür.
So setzt in Bayern das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit die umweltbezogenen Vorgaben der EU und des Bundes um (siehe Abbildung, S. 139). Außerdem nimmt es die Fachaufsicht über das Bayerische Landesamt für Umwelt sowie über das Bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit wahr.
Entsprechend hat das Bayerische Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung, Familie und Frauen (StMAS) die Richtlinienkompetenz und Fachaufsicht über die Gewerbeaufsichten. Es ist die oberste Landesbehörde für die Umsetzung des Chemikalienrechts in Bayern.
Die Kreisverwaltungsbehörden (Landratsämter und kreisfreie Städte) in Bayern sind regional für den Vollzug bei Industrieanlagen zuständig. Sie nehmen Genehmigungsanträge und Änderungsanzeigen entgegen. Letztere sind Meldungen über beabsichtigte Veränderungen an bestehenden Industrieanlagen nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (§15 BImSchG). Werden nach der Genehmigung neue Informationen bekannt, wonach der Betreiber Grundpflichten (nach §5 BImSchG) nicht erfüllt, kann die Behörde eine nachträgliche Anordnung nach §17 BImSchG auferlegen. Verstößt ein Betreiber gegen Grundpflichten, dann kann die Behörde die Anlage stilllegen.
Überwachungsbehörden für die Anlagensicherheit, den Arbeitsschutz und die Durchsetzung des Chemikalienrechts sind die Gewerbeaufsichtsämter an den bayerischen Bezirksregierungen. Das Landesamt für Umwelt steht diesen Vollzugsbehörden als Fachbehörde für Stellungnahmen zu Verfügung, soweit Belange des Umweltschutzes betroffen sind. Außerdem ist es landesweit für die Überwachung der Abfallentsorgung zuständig, soweit diese nicht in die kommunale Zuständigkeit fällt. Entsprechend unterstützt das Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit die Gewerbeaufsichtsämter beispielsweise bei der Arbeits- und Produktsicherheit.
Außerdem können regionale Vollzugsbehörden Fachgutachten privatrechtlicher Experten (z. B. bekanntgegebene Messstellen nach §§ 26 und 28 BImSchG) einholen, um Sachverhalte zu klären.


<h2>Abläufe anpassen</h2>
Die dynamische Entwicklung der chemikalienbezogenen Regelwerke für Industrieanlagen verlangt von Betreibern und Behörden Anstrengungen, um Abläufe anzupassen. Hierbei gibt es für alle Beteiligten eine Menge zu lernen.
Die vollständige Umsetzung der neuen EU-Vorgaben in deutsche Vorschriften des Bundes und der Länder wird noch einige Jahre dauern. Neue Erkenntnisse werden voraussichtlich Nachjustierungen erfordern. Für das Jahr 2013 ist beispielsweise die erste Überprüfung von Reach geplant.
Wie gut die privatwirtschaftlichen und behördlichen Akteure zusammenarbeiten, wird über den Erfolg der neuen Regelwerke entscheiden.
Felix O. Geldsetzer ist promovierter Chemiker und bearbeitet als wissenschaftlicher Angestellter des Bayerischen Landesamtes für Umwelt ein Projekt zu <a href="mailto:Reach.felix.geldsetzer@lfu.bayern.de">Reach.felix.geldsetzer@lfu.bayern.de</a>


<h2>— — — Quergelesen</h2>
Stoffbezogene Vorschriften für Betreiber von Industrieanlagen finden sich im Chemikalien-, Immissionsschutz-, Wasser- und Abfallrecht.
Reach und CLP sollen Eigenschaften und Gefährdungspotenziale von Chemikalien transparenter machen.
Das neue Chemikalienrecht wirkt direkt und indirekt (z. B. durch geänderte Stoffeinstufungen) auf Industrieanlagen.
Vor allem das im Chemikalienrecht neu eingeführte Zulassungsverfahren für besonders besorgniserregende Stoffe soll bewirken, dass Unternehmen unbedenklichere Alternativen finden.


<h2>— — — Das Regelwerk für Industrieanlagen entwickelt sich dynamisch</h2>
Seit August 2010 gilt in Deutschland die 39. Ausführungsverordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (39. BImSchV) über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen. Sie gestaltet die Luftqualitätsrichtlinie (2008/50/EG) aus, fasst Regelungen zusammen und löst die 22. BImSchV ab.
Zwei EU-Richtlinien werden zurzeit novelliert: Nr. 2008/1/EG (IVU, über “integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung”) und Nr. 96/82/EG (Seveso II, über schwere Unfälle). Später wird voraussichtlich die 12. BImSchV (Störfallverordnung) an die novellierte Seveso-Richtlinie angepasst.
Das Wasserrecht ist bisher vom neuen EU-Chemikalienrecht nicht direkt betroffen, sondern weitgehend national, in Deutschland also durch das jeweilige deutsche Bundesland geregelt. Die Umsetzung der Richtlinie über Umweltqualitätsnormen (2008/105/EG) steht allerdings an. Als Folge der Föderalismusreform zeichnet sich eine zentralere Steuerung ab. Dazu hat der Bund am 1. März letzten Jahres ein neues Wasserhaushaltsgesetz (WHG) in Kraft gesetzt. Am selben Tag trat das novellierte bayerische Wassergesetz in Kraft, das in einzelnen Punkten vom WHG abweicht. Der Bund bereitet derzeit die “Verordnung zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen” (VUmwS) vor. Da diese voraussichtlich erst Ende des Jahres in Kraft tritt, hat das deutsche Umweltministerium am 31. März letzten Jahres die “Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen” (WasgefStAnlV) erlassen.3) Sie führt einzelne Regelungen des alten WHG fort, die das neue WHG ausspart und die erst wieder in der VUmwS geregelt werden. Letztere wird die Anlagenverordnungen (VAwS) der Länder und die WasgefStAnlV ersetzen.
Zur Umsetzung der Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG) wurde das deutsche Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrWG/AbfG) novelliert. Um die Bedeutung von Stoffkreisläufen zu betonen, erhält die Novelle den Namen Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG).
Im Jahr 2007 trat mit der EU-Verordnung Nr. 1907/2006 (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe, registration, evaluation, authorisation and restriction of chemicals, Reach) ein neues Chemikalienrecht in Kraft.2) Reach wird ergänzt durch die EU-Verordnung Nr. 1272/2008 (Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, regulation on classification, labelling and packaging of substances and mixtures, CLP), die das Global Harmonisierte System (GHS) zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Chemikalien in das EU-Recht umsetzt. CLP soll in Deutschland durch das CLP-Anpassungsgesetz4) ausgestaltet werden. Anpassungen weiterer Vorschriften an dieses Chemikalienrecht stehen noch aus. Beispielsweise sind die deutsche Chemikalienverbotsverordnung und die Gefahrstoffverordnung zu aktualisieren.



<ul>
<li>
1 

 
F. O. Geldsetzer:
<source>Nachr. Chem., 
(2010), 
58, 
777
</li>
<li>
2 

 
F. O. Geldsetzer:
<source>Nachr. Chem., 
(2010), 
58, 
672
</li>
<li>
3 

BGBl. I S. 377.
</li>
<li>
4 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.bmu.de/chemikalien/rechtsvorschriften/doc/46054.php" target="_blank">www.bmu.de/chemikalien/rechtsvorschriften/doc/46054.php</a></ext-link>.
</li>
<li>
5 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://apps.echa.europa.eu/registered/registered-sub.aspx" target="_blank">http://apps.echa.europa.eu/registered/registered-sub.aspx</a></ext-link>.
</li>
<li>
6 

ECHA (Hrsg.): “Guidance on information requirements and chemical safety assessment. Part G: Extending the SDS”, 2008.
</li>
<li>
7 

M. Führ; S. Kleihauer: “Nutzen der REACH-Informationen für umweltrechtliche Vollzugsaufgaben (mit Schwerpunkt im Anlagenrecht)”, Rechtsgutachten für das Umweltbundesamt im Rahmen des Umweltforschungsplanes — FKZ 360 12 021, 2010.
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Artikel

Systemchemie — interdisziplinär und komplex

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