Das Karriereportal für Wissenschaft & Forschung von In Kooperation mit DIE ZEIT Forschung und Lehre

Die wundersame Welt der Winzlinge - Produkte mit Nanopartikeln

VON GUNHILD LÜTGE

Produkte mit Nanopartikeln versprechen riesige Umsätze und großen Nutzen. Aber schaden sie auch?

Die wundersame Welt der Winzlinge - Produkte mit Nanopartikeln© eccolo74 - iStockphoto.comMögliche Risiken der Nanotechnologie sind bislang nur wenig erforscht
Innovativ, dynamisch, phänomenal: Wer sich mit der Nanotechnologie beschäftigt, kommt ins Staunen. Die kleinen Teilchen mit der großen Wirkung begeistern nicht nur Wissenschaftler, sondern auch Ökonomen. Ein Billionenmarkt wird prophezeit. Von einem Megatrend ist die Rede - und von unüberschaubaren Risiken. Die Frage, welche Gefahren von den wundersamen Winzlingen ausgehen, beschäftigt ein Heer von Wissenschaftlern. Doch das Puzzle ihrer Erkenntnisse ergibt kein geschlossenes Bild. Viele Fragen sind noch offen.

Den Fortschritt stört das nicht. Die enorme Innovationskraft bahnt sich unbeirrt ihren Weg. Fast keine Industrie kommt mehr ohne Nanotechnologie aus: Chemiekonzerne nutzen sie, ebenso wie Auto- und Maschinenbauer, aber auch Energie- und Umwelttechniken sollen durch Nano noch effizienter werden. Längst stecken Nanopartikel auch in Sprays, Cremes oder Socken, verhindern Gerüche, schützen vor Sonnenbrand, lassen Schmutz abperlen und halten Putzlappen oder Folien frei von Keimen.

Nanoteilchen sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen, selbst mit einem normalen Mikroskop kommt man ihnen nicht auf die Spur. Das änderte sich, als zwei IBM-Forscher 1981 das Rastertunnelmikroskop erfanden. Damit öffnete sich eine Tür in die bis dahin rätselhafte Nanowelt. Zu der gehört alles mit einer Größe zwischen 1 und 100 Nanometern. So jedenfalls hat es die Europäische Union definiert. Wie klein das ist, zeigt ein Vergleich: Ein Nanometer verhält sich zu einem Meter wie der Durchmesser einer Haselnuss zu dem der Erdkugel. Doch es ist nicht allein die Winzigkeit, die fasziniert. Es sind vor allem die völlig neuen Eigenschaften, die Material annimmt, wenn es minimiert wird und in den Nanokosmos wechselt. Das können Silber, Gold oder Titan sein, aber auch kleine Röhrchen aus Kohlenstoff, die bis zu 50-fach zugfester sind als Stahl.

Drei Billionen Dollar Umsatz könnten mit Nanotechnik 2015 erzielt werden

Das alles ist für die Industrie von großer Bedeutung. Internationale Prognosen besagen, dass der aus der Nanotechnologie erwachsene weltweite Umsatz im Jahre 2015 drei Billionen Dollar betragen könnte. Allein in Deutschland befassen sich rund 950 Unternehmen mit der Entwicklung und Vermarktung nanotechnologischer Produkte, Verfahren und Dienstleistungen. Ihr Umsatz schon heute: Rund 14 Milliarden Euro. Im Wettbewerb mit der Konkurrenz aus den USA und Asien stehen sie sehr gut da - ebenso wie Deutschlands Wissenschaftler. In rund 700 Forschungseinrichtungen beschäftigen sich Wissenschaftler hierzulande mit der Nanotechnologie.

Herausgekommen sind bislang bemerkenswerte Dinge - auch für die alltägliche Praxis; etwa im Supermarkt. Kommen dort sogenannte Thermo-Label auf der Verpackung zum Einsatz, dann messen deren winzige Sensoren, ob das Produkt etwa zu warm geworden ist. Die Label verändern dann ihre Farbe - und warnen die Verbraucher, dass die Kühlkette nicht funktioniert hat.

In Akkus können die Winzlinge dafür sorgen, dass sie sich ohne Kapazitätsverlust häufiger aufladen lassen. Da Silber gegen Mikroorganismen wie Bakterien und Schimmel wirkt, werden unter anderem Kühlschränke angeboten, bei denen die Innenräume mit Silberpartikeln beschichtet sind. Auch in manchen Wandfarben und Tapeten steckt bereits Nanosilber. Selbst in Sprays für die antibakterielle Behandlung von Oberflächen, Textilien oder Schuhen können die Partikel ihre Wirkung entfalten.

Die Experten sind sich einig: So vielfältige Möglichkeiten bietet eine neue Technologie selten. Superchancen also - wären da nicht die vielen ungeklärten Fragen zu den Risiken. Politiker, Wissenschaftler und Verbraucherschützer haben große Wissenslücken ausgemacht. Doch die ersten Bedenken kamen ausgerechnet aus der Wirtschaft selbst: Versicherungskonzerne meldeten sich zu Wort. Schon vor fast zehn Jahren zeigte sich der weltgrößte Rückversicherer, die schweizerische Swiss Re, besorgt. Es deute einiges darauf hin, »dass gewisse Nanomaterialien das Potenzial haben, gesundheitliche Schäden hervorzurufen«, hieß es damals in einem Report. Auch die deutsche Allianz konstatierte eine Lücke zwischen der dynamischen Entwicklung und dem Wissen über mögliche Gefahren. Fünf Jahre später stellte ein Gremium der großen Risikoversicherer in einem Papier erneut fest, dass die kommerzielle Nutzung der neuen Technologie rapide zunehme, während das Management der möglichen Gefahren hinterherzuhinken scheine.

Heute klingt das nicht viel anders: Die Effekte der Nanotechnologie, die sich erst mit Verzögerung zeigten und die mit Unsicherheit behaftet seien, stellten eine große Herausforderung für die Assekuranz dar, heißt es bei Swiss Re. Und Michael Bruch, Nanoexperte bei der Allianz, schätzt die Lage so ein: »Wir können unbeabsichtigte Langzeiteffekte im Zusammenhang mit Gesundheit und Umwelt nicht ausschließen.« Die meisten Produkte schienen zwar sicher zu sein, so Bruch, aber es gebe auf etliche Fragen »noch keine klaren Antworten«.

Bis 2010 sind bereits fast zwei Milliarden Euro allein an Bundesmitteln in die Forschung geflossen: für die Entwicklung von Nanotechnologien. Für die Erkundung von Risiken war nur ein Bruchteil davon bestimmt - 12 Millionen Euro. Und es scheint fast so, als hätten sich die Forscher in der schier unlösbaren Aufgabe verirrt. Die besteht darin, die verschiedenen Strukturen und Formen der unterschiedlich kleinen Partikel eines jeden einzelnen Stoffs auf seine Wirkung hin zu überprüfen. Die nach wie vor bange Frage lautet, ob womöglich desaströse Nebenwirkungen wie bei Asbest zu befürchten sind. Was die Sache so schwierig macht: Die Winzlinge verändern je nach Größe oder Struktur ihre Eigenschaften. Steinharte Keramik wird biegsam; feste Stoffe lösen sich plötzlich auf; manche verfärben sich - oder werden durchsichtig.

Die Wissenslücken über mögliche Risiken der Minipartikel sind groß

Bislang gibt es erst im Ansatz verlässliche und international standardisierte Methoden zur Messung und Beurteilung von Nanomaterialien. Die aber sind dringend notwendig, will man den Wirkungen der Partikel auf die Spur kommen und Ergebnisse vergleichen. Nun ist es nicht so, dass noch gar keine Erkenntnisse vorliegen. Gleich seitenweise listet die Bundesregierung in ihrer Antwort auf eine Anfrage der Grünen die Forschungsprojekte auf - und verweist auf jene Internetseite, auf der die Ergebnisse nachzulesen sind.

So viel Transparenz ist selten. Allerdings nur, wenn man sich der Flut der Informationen gewachsen zeigt und vor Texten wie diesem nicht zurückschreckt: »In Abhängigkeit von der Dosis können TiO2 Nanopartikel die Sekretion von Entzündungsmarkern, die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), Zytotoxizität und Apoptose hervorrufen. Es sind jedoch sehr hohe Konzentrationen an nanoskaligem TiO2 (15nm Primärpartikelgröße) notwendig, um die Zellen unwiederbringlich zu schädigen.« Verbraucheraufklärung geht anders.

So viel lässt sich zusammenfassen: »Nur durch verstärkte Anstrengungen des Staates und der Wirtschaft zur Sicherheit der Nanotechnologie kann dem Auftrag eines vorsorgenden Schutzes von Mensch und Umwelt nachgekommen werden«, schrieben die Experten von fünf Bundesbehörden in ihre Bilanz zur gemeinsamen Forschungsstrategie. Ihr Report zu den Gesundheits- und Umweltrisken von Nanomaterialien ist im Juni 2013 erschienen. Andere Berichte aus Forscherkreisen wie dem Umweltbundesamt oder dem Umwelt-Sachverständigenrat ziehen ein ähnliches Fazit: Die Wissenslücken sind noch sehr groß.

Trotzdem bleibt den Konsumenten meist verborgen, in welchen Produkten Nanopartikel stecken. Und schon gar nicht erfährt er, um welche Partikel es sich dabei handelt. Das wissen nur Hersteller - und manchmal die Behörden. Und so tauchen immer neue Fragen auf. Können etwa auch Waschbecken zur Gefahr werden, die mit Nanotechnologie veredelt wurden, damit sich ein schmutzabweisender Lotuseffekt wie bei Pflanzenblättern ergibt? »Die Wahrscheinlichkeit, sich über diesen Weg Nanopartikeln auszusetzen, ist sehr gering«, heißt es auf der staatlich geförderten Wissenschaftsplattform für alle Fragen rund um Nanomaterialien. Mit anderen Worten: Ganz genau weiß man so gut wie nichts.

Das war auch 2006 schon so. Nie wieder schrubben, versprach das Putzmittel »Magic Nano Bad & WC Versiegler«. Es sollte bei Toiletten und Duschkabinen dafür sorgen, dass sich Urin- und Kalkstein erst gar nicht mehr bildeten. Nach über 40 Vergiftungsfällen nahm die Firma das Mittel vom Markt. Allerdings: Nanopartikel waren da gar nicht drin. Das Beispiel zeigt: Es gab einmal eine Zeit, in der man glaubte, dass Produkte mit dem Attribut Nano zu Verkaufsschlagern würden. Die Zeit ist vorbei. Statt freiwillig mit Nano zu werben, müssen die Hersteller mittlerweile dazu verpflichtet werden, Produkte mit Nanomaterialien zu deklarieren. So bereits geschehen bei Kosmetikartikeln, Lebensmittel werden folgen. Rüstet die Textilindustrie Jacken, Hosen oder Socken mit Nano auf, dann darf das hingegen geheim bleiben.

Eine spezielle Regulierung für alle Nanoprodukte gibt es bis heute nicht. Seit Jahren schon fordern Verbraucher- und Umweltschützer, zumindest ein Register einzuführen, in dem die Nanoprodukte für den Fall der Fälle registriert sind. Das allerdings gibt es bis heute nicht - weder in Deutschland noch europaweit. Nur Frankreich konnte sich bislang dazu entschließen. Gerade hat hierzulande allerdings der Bundesrat eine entsprechende Initiative gestartet. Sollte sie erfolgreich sein, wäre das ein Fortschritt - auch für die spätere Entsorgung der Produkte. Was geschieht eigentlich, wenn die winzig kleinen Partikel gleich massenweise in Mülltonnen oder im Abwasser landen?

Die Bundesregierung verweist auf eine spezielle Initiative, die unter anderem das Verhalten von Nanopartikeln an ihrem Lebensende erforscht. Beispielsweise geht es in einer Untersuchung um das Verhalten von Nanopartikeln bei der Abfallverbrennung. 2016 sollen die Ergebnisse vorliegen, dann wissen wir wenigstens darüber etwas mehr.

Aus DIE ZEIT :: 31.10.2013

Ausgewählte Stellenangebote