Elefant im Raum – Ultrafeine Partikel und anthropogene organische Aerosole

Entstehung, Wirkung und gesundheitliche Relevanz – Fokus auf Laserdrucker-Emissionen

Heike Krüger

Aerosole – Definition und Herkunft in der Atemluft

Aerosole: komplexe Gemische aus festen und/oder flüssigen Partikeln, fein verteilt in einem Gas – typischerweise Luft –.

Entstehung in der Umgebungsluft – innen und außen: sowohl durch natürliche Prozesse (z. B. Vulkanausbrüche, Pollenflug, Meeresgischt) sowie menschliche Aktivitäten, wie Industrie, Verkehr, Laserdruck, 3D-Druck und Haushaltsprozesse.

Organische Aerosole: Primär und sekundär

Organische Aerosole aus kohlenstoffhaltigen Verbindungen werden nach ihrer Entstehungsweise unterschieden:

• Primäre organische Aerosole (POA): Direkt in die Atmosphäre freigesetzt, z.  durch Holzfeuer, Verbrennungsmotoren oder Industrieprozesse.
• Sekundäre organische Aerosole (SOA): Bilden sich durch chemische Reaktionen gasförmiger Vorläuferstoffe, wie flüchtige organische Verbindungen (VOCs), in der Atmosphäre.

Anthropogene Aerosole – vom Menschen verursacht

Eine Vielzahl menschlicher Aktivitäten trägt zur Emission organischer Aerosole bei, insbesondere durch:

Stefan Diller Photography

• Verbrennung Holz, Biomasse, fossiler Brennstoffe (Kraftwerke, Verkehr)
• Industrielle und chemische Prozesse
• Technische Geräte wie Laserdrucker und 3D-Drucker
• Landwirtschaft (z.  Ammoniak aus Gülle)
• Offenes Verbrennen von Abfällen

Diese anthropogenen Aerosole tragen erheblich zur Luftverschmutzung der Umgebungsluft (innen und außen) bei und beeinflussen sowohl Klima, Umwelt als auch Gesundheit.

Laserdrucker: Eine unterschätzte Quelle ultrafeiner Partikel aus dem xerographischen Druckprozess

Laserdrucker gelten als relevante Emittenten ultrafeiner Partikel (UFP) im Innenraum. Diese Partikel (< 100 nm) entstehen beim Druckprozess. Dabei werden durch die Erhitzung des Tonerpulvers (ca. 200 °C) beim Aufschmelzen auf das Papier wachsartige, auch veränderte Polymer-Bestandteile freigesetzt.

Typische Bestandteile der ultrafeinen Laserdrucker-Emissionen:

Element analysis contents toner particle („bubble“), (Fe) + ultrafine (Si)- + (Al)-containg particles.

• Feste Mikro- und Nanoplastik-Partikel und Chemikalien
• oder kondensierte organische Verbindungen
• Organische Verbindungen, z.  VOCs, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) und PFAS
• Carbon Black und metallhaltige Nanopartikel (2-8 %)

Laserdrucker-Emissionen zählen damit zu den anthropogenen organischen Aerosolen – sie sind kohlenstoffhaltig, vom Menschen erzeugt und als Aerosole in der Luft verteilt.

Gesundheitsrelevanz: Drucker vs. Küchenluft

Fazit: ultrafeine Laserdrucker-Emissionen sind besonders kritisch, da sie unsichtbar, geruchlos und tief lungengängig sind – in schlecht belüfteten Innenräumen stellt besonders die Langzeit-Exposition ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar.

Ultrafeine Partikel (UFP) – Charakteristik und Wirkung

• Größe: < 100 Nanometer – kleinste Feinstaub-Fraktion
• Quelle: Verbrennungsprozesse, Abrieb, sekundäre Bildung in der Umgebungsluft / Atmosphäre
• Eigenschaften: Hohe Reaktivität, große Oberfläche bei geringem Volumen

Gesundheitliche Wirkungen:

• Tiefes Eindringen in die Alveolen (Lungenbläschen)
• Übertritt in den Blutkreislauf
• Überwindung Blut-Lunge / Blut-Hirn-Schranke
• Auslösung von Entzündungen und oxidativem Stress
• Störungen des Immunsystems
• Insbesondere PAKs sind stark kanzerogen
• Mögliche Beteiligung an neurodegenerativer Erkrankung

Besonderheit: Außer ins Blut können UFP über den Riechnerv das Gehirn und das zentrale Nervensystem erreichen, wo sie, ähnlich dem Trojanischen Pferd, mögliche angelagerte Giftstoffe mitbringen.

Messung von UFP: 2,34 Milliarden Partikeln pro Seite

Laserdrucker emittieren durchschnittlich 1,6 bis 15 Milliarden winzige Partikel pro gedruckte Seite, sogenannter Feinstaub (Barthel et al. 2011).

Erfassung ultrafeiner Partikel: über Anzahlkonzentrationen, z.B. mit Kondensationspartikelzähler, elektrische Mobilitäts-analysatoren (Partikel pro cm³), nicht über Masse.
Ungeeignet: Optische oder gravimetrische Standardverfahren (z. B. PM₁₀/PM_2,5)

Mythos: „Druckerpartikel verschwinden von selbst“

Verbreiteter Irrtum: Annahme, dass Druckeremissionen ähnlich wie Nebel rasch „verschwinden“.

Die elektrostatisch aufgeladenen für uns unsichtbaren, toxischen Substanzen verbleiben über längere Zeit in der Raumluft und lagern sich sichtbar in großer Anzahl auf Oberflächen bzw. Filtern ab. Die winzigen Partikel werden eingeatmet und durchbrechen die menschlichen Barrieren. Aufgrund ihrer großen Oberfläche nehmen sie als „Trojanisches Pferd“ viel Material mit – oft toxischer als der Kernpartikel – bis tief in den Organismus – bis ins Gehirn.

Aktuelle Forschungsergebnisse

Zusammensetzung von Laserdrucker-Emissionen

Nur ca. 1–10 % der Emissionen sind Toner. Der überwiegende Anteil sind ultrafeine sowie Nanopartikel. Der Großteil entsteht sekundär – durch thermisch induzierte Prozesse und Reaktionen innerhalb des Druckergehäuses (Birmili, 2020).

Wirkung auf die Gesundheit – Auswertung von 2.000 Berichten Betroffener (Abimbola Ojo et al. 2024)

• Akute Folgen: Atemwege (90 %), Allergien (70 %)
• Langfristig: Chronische Atemwegs- (15 %) und Herz-Kreislauf- und neurologische Erkrankungen, Metall-Allergien, Magen-Darmerkrankungen und Krebs
• „sichtbarer Toner“: chronische Müdigkeit, bronchiale Hyperreaktivität, Asthma/COPD und Herz-Kreis-lauferkrankungen

Besondere Risiken:
Die Fähigkeit, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, macht UFP besonders gefährlich (Oberdörster et al., 2004).

Prävention: Empfehlungen für Laserdrucker + Kopierer

• Gerätetausch Sicher drucken mit Tinte statt Toner
• Partikel zählen Machen Sie das Unsichtbare sichtbar!
• Nachrüstfilter Laserdrucker nie ohne Filter!
• Separate Räume Aufstellung mit autarker Zu- und Abluft!
• Raumluftreiniger Reduzieren Sie die Menge UFP!
• Weniger drucken Sie schonen Umwelt, Gesundheit + den Geldbeutel!

Neue Erkenntnisse aus 2025

Die Studie des Paul-Scherrer-Instituts (PSI) vom März 2025 verdeutlicht die Bedeutung sekundärer Aerosole: „Ein Großteil der Partikelbelastung entsteht nicht unmittelbar an der Quelle, sondern durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre. Die sekundären Aerosole entstehen, wenn gasförmige Vorläufersubstanzen wie Toluene, Benzene oder flüchtige organische Verbindungen in der Luft miteinander reagieren.“

Beim Laserdruck hingegen verdampfen Substanzen bei der hohen Temperatur, die bei Umgebungstemperatur fest sind. Sinkt die Temperatur wieder, sinkt auch der Dampfdruck und es kann eine Nukleation (oder falls genügend Oberfläche vorhanden ist Kondensation) stattfinden, ohne dass Chemie im Spiel ist. Dies verschärft die Relevanz emissionsarmer Ausgangsstoffe erheblich.

Fazit

„Luftverschmutzung ist eine stille Epidemie, und PM0.1 ist vielleicht der leiseste aller Schadstoffe“ (Schraufnagel 2020).

Es ist seit vier Jahrzehnten ein „Elefant im Raum“.
Hersteller von Laserdruckern, Behörden und Wissenschaftler lenken Diskussionen auf ungefährliche Aerosole, die sich in Luft auflösen. Vergleiche mit Toastern führen in die Irre.

Laserdrucker stellen eine unterschätzte, aber hochrelevante Quelle ultrafeiner, gesundheitsschädlicher Partikel dar. Ihre Emissionen sind chemisch komplex, biologisch aktiv und dienen als Shuttle-Service für Giftstoffe. Die Forschung zeigt zunehmende Hinweise auf systemische, neurologische und entzündliche Effekte – insbesondere bei chronischer Exposition.

Die gute Nachricht: es gibt bereits einfache und kosten-effiziente Lösungen zur Verringerung oder sogar Beseitigung der Exposition, die leicht und in großem Maßstab umgesetzt werden können. Präventive, verpflichtende, begrenzende Regeln im Innenraum für die für uns unsichtbaren, ultrafeinen Partikel sind dringend erforderlich.

Autor:

Heike Krüger, Vorstands-Vorsitzende
nano-Control, Internationale Stiftung

Quellen

• Barthel M., Pedan V., Hahn O., Rothhardt M., Bresch H., Jann O., Seeger S., „XRF-analysis of fine and ultrafine particles emitted from laser printing devices“, September 2011, Environmental Science & Technolgy, 45(18):7819-25
• J Occup Environ Med. 2024 Nov 1;66(11):891-902. Epub 2024 Aug 1.
  Self-reported Symptoms Associated With the Use of Printer and Photocopier Machines: Results From the Nano-Control, International Foundation Survey

• Birmili, W., Wiedensohler, A., Tuch, T., & Pfeiffer, M. (2018) *Ultrafeine Partikel in der Außenluft: Stand des Wissens zu Vorkommen, Quellen und gesundheitlichen Wirkungen*. UMID – Umwelt und Mensch – Informationsdienst, Heft 02/2018. Umweltbundesamt.
• Birmili, W., et al. (2020). Laserdrucker emittieren ultrafeine Partikel [Interview]. Umweltbundesamt. Available at: umweltbundesamt.de
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• Schraufnagel, D. E. (2020). The health effects of ultrafine particles. Experimental & Molecular Medicine, 52, 311-317. doi:10.1038/s12276-020-0403-3
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• Umweltbundesamt (2020). Ultrafine Particles in Ambient Air – Current State of Knowledge. Available at: umweltbundesamt.de
• Universität Basel (2020). Ultrafeine Partikel aus Laserdruckern und deren Auswirkungen auf die Gesundheit. www.unibas.ch
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• Wiedensohler, A., et al. (2017) ‘Mobility particle size spectrometers: Calibration procedures and measurement uncertainties’, *Aerosol Science and Technology*, 51(5), pp. 556–573.