3-mal Chance, 1-mal Risiko

Viele reden über die Nanotechnologie, doch nur wenige wissen, was sich konkret hinter diesem brandaktuellen Forschungszweig verbirgt. Welche Produkte und Anwendungen gibt es bereits, und was ist in Zukunft zu erwarten? Die bdw-Analyse gibt einen Überblick. Golfer dürfen auf die Nanotechnologie hoffen. Das US-Unternehmen Nano Dynamics hat Bälle auf den Markt gebracht, die ihre Flugbahn durch eine Schicht aus Nanoteilchen selbst korrigieren. Nanotechnik hilft auch gegen Fußschweiß: Wer beim Golfen oder sonstwo übel riechende Füße bekommt, kann bei der Firma Nano Horizons Nano-Socken bestellen, die rund 30 Nanometer kleine Silberkörnchen enthalten. Sie töten Bakterien ab, bevor sie Nasen rümpfen lassen. Für klare Sicht im Klubhaus sorgt ein Fensterputzmittel, das die Firma Henkel seit Kurzem anbietet: Sidolin Nano-Protect enthält winzige Partikel mit einem Durchmesser von wenigen Tausendstel Millimetern, die sich auf der Glasoberfläche festsetzen und dafür sorgen, dass Regentropfen an der Scheibe abperlen – und dabei Schmutz und Staub mitnehmen. „Nano” ist in. Immer mehr Unternehmen werben damit, dass in ihren Produkten Nanotechnologie steckt – und sie damit besser seien als vergleichbare Angebote der Konkurrenz ohne den Minimal-Stempel. Daneben kursieren Visionen von Nanorobotern aus ein paar Tausend Atomen die etwa durchs Blut im menschlichen Körper schwimmen sollen, um dort Krebszellen und Krankheitskeime aufzuspüren und zu zerstören. Ob sich solche visionären Vorstellungen jemals verwirklichen lassen, ist fraglich. Was aber sind die realistischen Aussichten für künftige Nano-Anwendungen? Und wo sind Produkte, Materialien und Verfahren, die dieser seit einigen Jahren kräftig boomende Forschungszweig hervorgebracht hat, schon jetzt zu finden? Trotz des Aufwands in Medien und Werbung können viele Menschen mit dem Begriff Nanotechnologie bislang nicht viel anfangen. Das belegt eine Studie des Marktforschungsinstituts Komm.passion. Im Herbst 2004 wurden in Deutschland mehrere Hundert Personen über ihre Kenntnisse und Einstellungen zur Nanotechnologie befragt. Das Resultat: Die Mehrheit wusste wenig über konkrete Ziele und Entwicklungen auf diesem Forschungsgebiet. Im Vergleich etwa zur Biotechnologie oder Energieforschung fühlten sie sich über Nanotechnologie mit Abstand am schlechtesten informiert. Ein Grund, weshalb sich die meisten Menschen über die möglichen Risiken noch keine feste Meinung gebildet haben. Immerhin: Nanotechnologie hat – anders als Gentechnik oder Kernenergie – bisher kein negatives Image. Und das, obwohl immer häufiger über mögliche Gefahren berichtet wird. bild der wissenschaft zeigt an den Beispielen Medizin und Elektronik, wie die Nanotechnologie bestehende Therapien und Techniken verbessert und zugleich völlig neuartige Möglichkeiten eröffnet. Außerdem verrät die bdw-Analyse, was die Wissenschaftler bislang über gesundheitliche Risiken durch Nanopartikel und Nanomaterialien wissen. Janine Drexler und Ralf Butscher Ohne Titel „Im Automobilbau der Zukunft wird nanotechnologische Kompetenz zu den Kernfähigkeiten gehören, die erforderlich sind, um die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten”, stellen Wissenschaftler vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse des Forschungszentrums Karlsruhe in einem Bericht für den Deutschen Bundestag fest. Und die Marktforscher von Frost & Sullivan konstatieren in einer aktuellen Analyse, dass „die steigende Nachfrage nach hoch wirksamen und leistungsstarken Materialien zusammen mit einer immer strengeren Gesetzgebung in puncto Abgaswerte, Sicherheit und biologischer Abbaubarkeit die Attraktivität der Anwendung von Nanotechnologie auf dem Automobilmarkt beträchtlich erhöht”. Da wundert es nicht, dass Forscher und Ingenieure eifrig daran tüfteln, mithilfe der Nanotechnologie Zuverlässigkeit, Komfort und Umweltfreundlichkeit der Autos zu verbessern. Schon heute findet sich Nanotechnologie in jedem Fahrzeug. Viele weitere Nutzungsmöglichkeiten stecken noch im Entwicklungsstadium – oder sind gar erst eine vage Vision für die Zukunft. Einige Beispiele zeigen, auf welch vielfältige Weise sich die Nanotechnologie in Autos verwenden lässt. Bereits eingesetzt werden… • Rußpartikel im Nanoformat als Bestandteil der Gummimischung von Autoreifen. Die winzigen Rußteilchen erhöhen die Festigkeit des Gummis und verringern so den Abrieb des Reifens. Zudem verbessern winzige Kieselsäure-Teilchen in der Lauffläche der Bereifung das Bremsverhalten bei Nässe. • Beschichtungen für Spiegel und Instrumententafeln, die Nanopartikel aus Silizium- und Titandioxid enthalten, verringern die Reflexion. • Leuchtdioden (LED) finden sich in der Armaturenbeleuchtung sowie in Blink- und Bremsleuchten. Bündel aus vielen sehr leuchtstarken weißen LEDs sollen bald sogar als Abblendlicht dienen. Das Licht erzeugen sie in mehreren wenige Nanometer dünnen Schichtstrukturen. • Radaufhängungen, die ein Nanofluid – eine Flüssigkeit mit Nanopartikeln – als Schwingungsdämpfer nutzen. • Schmiermittel, denen Nanometer kleine Kupfer-Teilchen zugesetzt sind, um den Verschleiß zu reduzieren. • Innenraumverkleidungen aus Polymeren, denen Nanoteilchen eine hohe Robustheit und Wärmebeständigkeit geben. • Frontscheiben, die sich über eine großflächige Nanoschicht beheizen lassen. • elektrochrome Spiegel mit aufgedampften dünnen Schichten, die sich durch eine elektrische Spannung abdunkeln lassen. • Lacke, denen Nanoplättchen eine höhere Brillanz und Farbwirkung verleihen. In Entwicklung sind… • Windschutzscheiben mit einer Nanobeschichtung, die sie kratzfest macht. • nanotechnologisch modifizierte Klebemittel: Sie können umweltschädlichen Leim ersetzen – und zudem das Recycling ausrangierter Fahrzeuge erleichtern. • Radaufhängungen und bewegte Teile im Motor, die per Nanobeschichtung vor Abrieb und Verschleiß geschützt werden. • durch Nanopartikel verstärkte Metalle, denen die eingefügten winzigen Teilchen eine höhere Stabilität verleihen. Dadurch können Türen oder Kofferraumklappen dünner – und leichter – gebaut werden. • Lacke mit Nanopartikeln, die je nach Blickrichtung eine andere Farbe zeigen. Erforscht werden… • katalytische Nanopartikel als Zusatz in Kraftstoffen. Sie sollen die Verbrennung im Motor optimieren und so verhindern, dass Schadstoffe entstehen. • Nanoporöse Filter, die feinste Partikel im Abgas (Feinstaub) einfangen. • Oberflächenschichten aus Nanomaterial, die Autoscheiben vor dem Beschlagen mit Feuchtigkeit schützen. • Autolack mit einer Nanostruktur, auf der Wasser und Schmutz abperlt. • Lack mit Nanokomponenten, der – zum Beispiel durch integrierte spezielle Farbstoff-Moleküle – wie eine Solar- zelle funktioniert und aus dem Sonnenlicht elektrischen Strom gewinnt. • Motoren, deren Zylinderwände mit einem Nanomaterial als Katalysator ausgekleidet sind – um das Entstehen von Schadstoffen zu vermeiden. • Batterien und Kondensatoren für elektrische Antriebe, die durch die Verwendung von Nanomaterialien eine höhere Leistungsfähigkeit besitzen. • elektrochrome Scheiben, die sich gezielt abdunkeln lassen. Allenfalls in ferner Zukunft realisierbar sind… • nanostrukturierte Textilien für die Sitze, die Körperschweiß rasch abführen und außerdem kaum verschmutzen. • „heilende” Lacke, die Kratzer entfernen, indem sie ihre atomaren Bestandteile nach einer Beschädigung neu zusammenfügen. • extrem leichte Karosserien aus Werkstoffen mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen. • Karosserien mit adaptivem Nanomaterial, das sich so verändert, dass das Auto stets den geringsten Luftwiderstand hat. • Lack mit Nanopartikeln, dessen Farbe sich per Knopfdruck umschalten lässt. Ohne Titel Ohne Titel Das Wort Nanotechnologie ist ein dehnbarer Begriff. Eine eindeutige Übereinkunft, was damit gemeint ist, gibt es nicht. Eingebürgert hat sich jedoch, das Wort Nanotechnologie auf ähnliche Weise festzulegen, wie es die Wissenschaftler des Büros für Technikfolgenabschätzung am Deutschen Bundestag tun. Demnach • befasst sich Nanotechnologie mit Strukturen, die in wenigstens einer Dimension kleiner als 100 Nanometer (Millionstel Millimeter) sind. • macht sich Nanotechnologie charakteristische Effekte und Phänomene zunutze, die im Grenzbereich zwischen der atomaren Ebene und mindestens Mikrometer großen Gebilden auftreten. • bezeichnet Nanotechnologie die gezielte Herstellung und/oder Mani- pulation einzelner Strukturen im Nanomaßstab. Eine Besonderheiten der winzigen Nanopartikel und -strukturen sind sehr starke Oberflächeneffekte. Hat ein Teilchen eine Größe von 30 Nanometern, befinden sich rund fünf Prozent seiner Atome an der Oberfläche – bei einem Durchmesser von 10 Nanometern sind das bereits 20 Prozent, bei 1 Nanometer sogar 50 Prozent aller Atome. Dieser enorme Einfluss der Oberfläche lässt Nanopartikel im Vergleich zu makroskopischen Objekten aus demselben Material chemisch wesentlich stärker reagieren und verleiht ihnen zudem ganz neue Eigenschaften – beispielsweise eine größere Härte oder eine höhere Leitfähigkeit. Ein weiteres Merkmal von Nanoteilchen ist der Einfluss von quantenphysikalischen Phänomenen, die bei einer Größe von weniger als etwa 50 Nanometern gegenüber den Effekten der klassischen Physik dominieren.