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Nanotechnologie - Mini-Teilchen mit Maxi-Wirkung

Die Nanotechnologie bringt zahlreiche neue Produkte. Doch die Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt sind noch unbekannt. Auch gibt es noch keine verpflichtende Kennzeichnung.

Nano-Produkte gibt es schon länger

Kunststoffe, deren Oberfläche so hart ist, dass selbst eine Stahlbürste darauf keine Kratzer hinterlässt. Oder Fensterglas, an dem der Regen abrinnt ohne Schlieren zu hinterlassen. Schöne Zukunftsvision? Nein, bereits Wirklichkeit. Diese so genannten Nano-Produkte sind schon heute erhältlich.

Oberflächenversiegelungen auf Nano-Basis sind heute schon erhältlich.

Gibt man in die Internet-Suchmaschine Google „Haushaltsartikel + Nano“ ein, erzielt man allein im deutschen Sprachraum mehr als 13.000 Treffer.

Kleinste Materieteilchen

Die Nanotechnologie ist kein neuer „Zweig“ der Technik, vielmehr wird sie quer durch alle Bereiche – von Werkstoffen bis zur Medizin – ganz neue Herstellungsmethoden und Produkte kreieren. Im Mittelpunkt stehen Partikel, die zwischen ein und einhundert Nanometer groß sind. Die griechische Vorsilbe „nano“ bedeutet Zwerg, und tatsächlich haben wir es hier mit allerkleinsten Dimensionen zu tun: Ein Nanometer (nm) bezeichnet den millionsten Teil eines Millimeters, das ist die Größe von etwa fünf aneinander gereihten Atomen oder Molekülen. Ein Nanometer verhält sich zu einem Millimeter wie ein Fußball zur Erdkugel.

In atomare Strukturen eingreifen

Vor zwanzig Jahren wurde es mit dem Rastertunnelmikroskop möglich, atomare Strukturen zu erkennen und in sie einzugreifen. Damit war das notwendige Werkzeug gefunden um nanoskalige Teilchen aus bestimmten Materialien zu gewinnen, größer als ein Atom oder ein Molekül, aber kleiner als ein Festkörper (so nennen Physiker größere Gebilde, selbst wenn sie nur wenige Mikrometer groß sind).

Neue Eigenschaften für bekannte Materialien

Das Besondere an den nanoskaligen Teilchen: Sie verleihen vertrauten Materialien plötzlich ganz neue Eigenschaften – Kunststoffe werden so hart wie Stahl, elektrische Leiter zu Nichtleitern. Kurz: Die Physik spielt in diesem Übergangsbereich etwas verrückt. Wissenschaftler erklären solche Phänomene damit, dass bei den Nano-Teilchen die Oberfläche im Vergleich zum Volumen sehr viel größer ist als üblich, was zur Folge hat, dass verstärkt Oberflächeneffekte auftreten.

Boomender Wirtschaftszweig

Eine wahre Goldgräberstimmung ist ausgebrochen: In keinem anderen Bereich kommt es derzeit zu mehr Patentanmeldungen. Die USA, Deutschland und Japan sind führend, aber auch Österreich steht nicht abseits: Der Lackhersteller Tiger in Wels möchte einen Nano-Pulverlack mit antibakteriellen Eigenschaften entwickeln. Electrovac in Klosterneuburg stellt bereits seit Längerem Nanoprodukte aus Kohlenstoff her.

Hier setzt sich eine Entwicklung fort, die sich schon seit längerer Zeit abzeichnet: hin zur Miniaturisierung. Heute können mit Nanopartikeln Materialien regelrecht „designt“ werden.

Unbefriedigendes Forschungsergebnis

Verbesserte Produkte leisten einen aktiven Beitrag zur Ressourceneinsparung und damit zum Umweltschutz. Sagen die einen. Doch es gibt auch besorgte Fragen, ob die Wunderteilchen nicht genauso in der Lage sind, großen Schaden anzurichten. Konkret: Können Nanopartikel in den menschlichen Körper gelangen und dort eine gefährliche Wirkung entfalten? Das Büro für Technikfolgenabschätzung sagt dazu in seinem Abschlussbericht für den deutschen Bundestag: „Der Stand der Forschung über die potenziellen Umwelt- und Gesundheitswirkungen der Herstellung und Anwendung nanotechnologischer Verfahren und Produkte ist unbefriedigend.”

Kaum medizinische Studien

Tatsächlich gibt es, gemessen an der industriellen Nanoforschung, bis jetzt erschreckend wenige Untersuchungen zum möglichen Gesundheitsrisiko von Nanopartikeln. Sponsoren investieren eben lieber dort, wo Aussicht auf neue Produkte und Patente besteht. International liegen heute, so Prof. Dr. Jasminka Godnic-Cvar, Leiterin der Umweltambulanz und des Funktionslabors der Klinischen Abteilung Arbeitsmedizin am AKH Wien, gerade einmal etwa 15 Studien vor.

"Hochtoxisch" - "ungefährlich"

Das überraschende Ergebnis: Die einen Studienleiter fanden heraus, dass Nanopartikel hochtoxisch sind, die anderen, dass sie absolut ungefährlich sind. Godnic-Cvar erklärt dieses Phänomen damit, dass für Nanopartikel noch keine Studienstandards entwickelt wurden. So kann schon die Wahl verschiedener Ausgangsmengen zu ganz unterschiedlichen Resultaten führen.

Gefährlich oder harmlos?

Es ist also noch zu früh für die Behauptung, Nanopartikel seien gesundheitsgefährlich. Aber auch ihre Unbedenklichkeit ist noch nicht erwiesen. Zwei Punkte könnten hier über Gefährlichkeit oder Harmlosigkeit entscheiden. Zum einen, ob die Partikel in gebundener Form vorliegen wie etwa in Glas, Kunststoffen oder Keramik. Zum anderen spielt auch die Größe eine Rolle. Nanopartikel, die fix mit einer Oberfläche verbunden sind, können kaum mehr freigesetzt werden.

Anders schaut es bei Flüssigkeiten wie Reinigungsmitteln, Lacken oder pulverförmigen Stoffen aus. Weil Nanopartikel aufgrund ihrer Oberflächenstruktur hochreaktiv sind, könnte Gefahr bestehen, wenn sie in den Organismus eindringen. „Wir vermuten, dass die pulverförmigen, also freien Partikel am gefährlichsten sind, weil sie eingeatmet werden können“, meint Godnic-Cvar.

Je kleiner, desto gefährlicher

Versuche mit Titandioxid (die weiße Farbe in Sonnen- und Zahncremen) ergaben, dass seine 20 Nanometer großen Teilchen Entzündungen in Rattenlungen auslösen. Dieselbe Menge von 250 Nanometer großen Teilchen zeigte jedoch keine Wirkung. Auch die Größe macht also den Unterschied. Je kleiner das Partikel, umso gefährlicher ist es für Menschen. Somit ist auch die bisher übliche Einteilung in „gefährliche“ und „ungefährliche“ Substanzen überholt, denn es gehört korrekterweise die Angabe dazu, um welche Partikelgröße es sich jeweils handelt.

Ein Beispiel: Kohlenstoff ist zweifellos ein harmloser Stoff, doch die aus seinen Nanoteilchen gefertigten Nanotubes weisen gänzlich andere chemische und physikalische Eigenschaften auf als das Ausgangsmaterial.

Nanopartikel in Sonnenschutzmitteln

Weiters kommt es darauf an, in welcher Form die Nanopartikel in eine Flüssigkeit eingebettet sind. Angaben der Industrie zufolge werden Nanopartikel, die Sonnenschutzmitteln zugesetzt werden sollen, deaktiviert, das heißt, sie verlieren ihre reaktiven Eigenschaften zum großen Teil.

Weitere Forschungen notwendig

Weitere Forschungen über die Wirkung der neuen Technologie auf Menschen, Tiere und Umwelt sind unumgänglich. Zunächst wäre zu untersuchen, wie Nanopartikel in den Organismus gelangen können. Eine Möglichkeit ist über die Haut. Allerdings müssen die Teilchen dazu kleiner als 20 Nanometer sein. Für größere ist menschliche Haut, jedenfalls in gesundem Zustand, undurchlässig. Ferner könnten sie über die Atmung aufgenommen werden und dann, aufgrund ihrer Winzigkeit nicht als Fremdkörper erkannt, weiter in die Blutbahn gelangen.

Industrie wenig auskunftsfreudig

Der Gesetzgeber hinkt der technischen Entwicklung hinterher. Hier gelten bisher keine speziellen Sicherheitsvorschriften, die bei der Herstellung eingehalten werden müssten. Und daher gibt es auch keine Deklarationspflicht für die Produkte. Manche Firmen werben allerdings damit auf ihren Waren. Andere Unternehmen aber verschweigen sich.

Wo Nano drin ist, braucht es also nicht unbedingt draufzustehen. Konsumenten haben somit keine Möglichkeit, Nano-Produkte als solche zu erkennen und sie bewusst zu meiden. Einige heimische im Nanobereich tätige Firmen waren jedenfalls – ebenso wie die österreichische Nanoinitiative – nicht bereit, unsere Fragen zu möglichen Gesundheitsrisiken zu beantworten.

Kommt Zeit, kommt Rat

Für Prof. Godnic-Cvar ist es nur eine Frage der Zeit, bis aussagekräftige Studien vorliegen und der Nanobereich eine bessere Kontrolle erfährt, mit verbindlichen Grenzwerten für die Herstellung und maximal zulässigen Belastungen für den menschlichen Organismus.

Auswirkungen nicht vorhersehbar

Die kanadische Wissenschaftlervereinigung ETC Group geht noch weiter und fordert ein Moratorium, ein vorläufiges Aussetzen der Nano-Produktion. Ihr Argument: So lange wir nicht wissen, welche Auswirkungen Nanopartikel auf Gesundheit und Umwelt haben, sei es unverantwortlich, sie weiter herzustellen. Auch Greenpeace plädiert für das Vorsorgeprinzip. Da noch nicht ausreichend Erfahrungen mit diesen Substanzen vorliegen, sollten erst einmal ihre Eigenschaften und Auswirkungen – nicht nur auf den Menschen, sondern auch auf die Umwelt – erforscht werden.

Noch wird in diesen Bereich eifrig investiert, doch ein kleiner Unfall könnte schon bewirken, dass die Nanotechnologie in Misskredit gerät. Ein Schicksal, das auch der einst so verheißungsvoll gestarteten Nukleartechnologie nicht erspart geblieben ist.

Fast schon alltäglich

Nanotechnologie begegnet uns schon heute in vielen Produkten und Anwendungen, zum Beispiel:

  • Tennisschläger, Tennisbälle
  • Wasserfilter
  • Graffiti-resistente Wandfarben
  • kratzfeste Autolacke
  • Tumorbekämpfung in der Krebstherapie
  • Backbleche
  • Kfz: Glas-, Lack-, Felgenversiegelung
  • Glaskeramikversiegelung, Glasversiegelung
  • Chrom- & Edelstahl-Pflegemilch

Nanotechnologie: Mehr zum Thema

www.falter.at/heureka : Hier finden Sie eine Erklärung der wichtigsten Begriffe aus dem Bereich der Nanotechnologie.

www.nanoforum.org : Europäisches Internetportal für Nanotechnologie.

www.lifeinfo.de/inh2./nanotechnologie.html : Umfassende deutsche Nano-Plattform mit einer Vielzahl von Texten.

www.etcgroup.org (Suchbegriff „nano“ eingeben): Website der kanadischen Umweltorganisation ETC, die ein Moratorium für die Nanotechnologie fordert.

www.swissre.com : Mit dem Suchbegriff „nano“ gelangt man zu einem in Fachkreisen viel beachteten Report des Schweizer Rückversicherers Swiss Re über die Risiken der Nanotechnologie.

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