Nanotechnologie

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Die Natur soll jährlich einige Tausend Millionen Tonnen Nanomaterialien produzieren. Zu den natürlich vorkommenden Nanopartikeln gehört nebst vielen anderen der Rost (Eisenoxide). Bild: wikipedia

Geht es um die Frage, ob synthetisch hergestellte Nanomaterialien ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen oder nicht, so wird häufig das Argument herangezogen, es gebe in der Natur seit jeher die unterschiedlichsten Nanomaterialien. Dies bedeute, dass sich die Umwelt und der Mensch im Umfeld von Nanomaterialien entwickelt hätten und synthetische Nanomaterialien folglich kein oder kaum ein Risiko darstellen würden. Tatsächlich sind einige Wissenschaftler der Meinung, dass die Nanowissenschaft lediglich Partikel produziere, welche in der Natur bereits gebildet wurden. Andere nehmen dagegen den Standpunkt ein, synthetische Nanomaterialien seien neu und einzigartig und dass sie bisher in der Natur nie vorkamen. Dieser grundsätzlichen Frage geht ein kürzlich publizierter Fachartikel nach. Heute herrscht Einigkeit, dass seit der Geburtsstunde der Nanotechnologien in den 1980er Jahren, die Entwicklung und Anwendung von Nanomaterialien astronomisch zugenommen haben. Unbestritten ist auch, dass die Nanostrukturen einzigartige chemische und physikalische Eigenschaften haben und deshalb Effekte auf Mensch und Umwelt haben könnten.

24.3.2015 / Nanotechnologie

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Nanoskaliges Titandioxid auf Zucker-bestäubten Gebäcken? Bild:wikipedia

Der Report «Way too little» von Friends of the Earth Australia thematisierte im Mai 2014 die weitverbreitete Präsenz von Nanomaterialien in der Lebensmittelkette. Als Beispiel wurde unter anderem nanoskaliges Titandioxid aufgeführt, das als Weiss- und Glänzmittel in einer Reihe von Lebensmitteln vorkomme, so auch in Gebäcken wie Donuts. Eine der weltweit führenden Fast-Food-Ketten, die Kaffee, Gebäcke und Eiscreme anbietet, ist die Dunkin' Brands Group. Auf Druck der Interessensgruppe «As You Sow» hat Dunkin’ Brands angekündigt, Nano-Titandioxid im Puderzucker für Zucker-bestäubte Donuts zu entfernen. As You Sow hatte 2013 unabhängige Laboratorien beauftragt, die mit Puderzucker bestäubten Donuts von Dunkin' Brands auf nanoskaliges Titandioxid zu untersuchen. Das Resultat war positiv. Die Präsidentin von As You Sow bewertete den Rückzug von Nano-Titandioxid durch Dunkin' Brands als einen bahnbrechenden Entscheid, da aktuell Nanomaterialien im Lebensmittelsektor Eintritt finden würden, obwohl nicht belegt sei, dass diese Nanomaterialien für die Konsumenten sicher seien.

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Ersatz einer Amalgam-Füllung (links) durch ein Kompositionsfüllungsmaterial mit Nanofüllkörpern (rechts). Bild: Hessen-Nanotech News

Die Nanotechnologie durchdringt praktisch alle Produktebereiche. Seien es landwirtschaftliche Erzeugnisse wie Dünger oder Pestizide, Lebensmittelzusätze und Lebensmittelverpackungen, Kosmetika, Textilien oder Anwendungen in der Medizin. Ein weiterer Bereich sind Werkstoffe in Baumaterialien oder bei Oberflächenbehandlungen. Sie sollen zu verbesserten elektrischen, chemischen, mechanischen und optischen Eigenschaften führen. Gerade der Einsatz der Nanotechnologie in der Zahnmedizin zielt auf solche neuen Werkstoffe ab. Einige haben sich bereits für zahnärztliche Anwendungen etabliert. So erhofft man sich mit der Nutzung der Nanotechnologie einen Vorteil bei zahnmedizinischen Kompositmaterialien. Solche Nanowerkstoffe haben beachtliche Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften des Materials, da die kleine Partikelgrösse der Füllstoffe eine Reflexion des Lichtes verhindert. Weiter ergeben Nanobestandteile im Kompositmaterial extrem harte und stabile Werkstoffe, deren Abnutzung (Abrasion) gering ist, vergleichbar mit der des natürlichen Zahnschmelzes. Zudem ermöglicht die Beschaffenheit der nanohaltigen Komposite eine einfache Modellierungstechnik, eine gute Polierbarkeit sowie glatte, glanzbeständige Oberflächen, die besonders widerstandsfähig gegen Verfärbungen sind. Neben Füllmaterialien werden aber auch Implantate und Knochenersatzmaterialien auf Nanobasis entwickelt. Auch Zahnpasta mit Nanopartikel als Zusatzstoffe ist heute bereits im Handel.

19.2.2015 | Nanotechnologie

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Das Nanomaterial Graphen gilt als ein Wunder in der Welt der Moleküle. Das aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen bestehende Material verfügt über ausserordentliche elektrische, mechanische und thermische Eigenschaften. Die Liste möglicher Anwendungen ist enorm. Bild: AlexanderAlUS

Das Nanomaterial Graphen ist auf dem Weg, das Flaggschiff der Nanotechnologie zu werden. Die EU hatte im Jahre 2013 zwei Grossforschungsprojekte ausgewählt: Das Graphen-Projekt und die Simulation des menschlichen Gehirns. Das sogenannte „Graphen Flaggschiff“ ist mit einem Budget von 1 Milliarde Euro Fördergeldern die grösste je von der EU finanzierte Forschungsinitiative. Im übertragenen Sinne wird heute unter Flaggschiff ein Vorzeigeprodukt eines Unternehmens oder einer Organisation verstanden. Das Projekt soll die Forschung und die Industrie, die sich mit Graphen befassen, im Zeitraum von 10 Jahren zusammenbringen. Man verspricht damit ökonomisches Wachstum, neue Stellen und neue technische Möglichkeiten. Graphen ist eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom zu drei weiteren verbunden ist, so dass sich ein bienenwabenförmiges, zweidimensionales Muster bildet. Graphen entspricht somit einer einlagigen Form des bekannten Graphits. Im Jahre 2010 erhielten Andre Geim und Konstantin Novoselov für ihre Arbeiten zu Graphen und dessen ungewöhnlichen Eigenschaften den Nobelpreis für Physik.

22.1.2015 | Nanotechnologie

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Seit mehr als sechs Jahren befasst sich der Bundesrat mit dem Aktionsplan Synthetische Nanomaterialien. Der Bundesrat hat nun einen zweiten Bericht veröffentlicht und beschlossen, den Aktionsplan bis 2019 fortzuführen. Bild: bag.admin.ch.

In der Schweiz bearbeitet der Bundesrat einen so genannten Aktionsplan Nanotechnologie. Anstoss gab die zunehmende Bedeutung der Nanotechnologie für Forschung, Wirtschaft und Gesellschaft. Der Aktionsplan soll die Entwicklungen in der Nanotechnologie ausloten, mögliche Risiken feststellen und regulatorische Massnahmen zum Schutz von Umwelt und Gesundheit treffen. Ende Dezember 2014 hat der Bundesrat den zweiten Bericht zum Aktionsplan veröffentlicht. Er basiert auf einem Grundlagenbericht aus dem Jahr 2007, lehnt sich an einen vergleichbaren Aktionsplan der EU vom Juni 2005 an und ist eine Weiterführung des ersten Berichts aus dem Jahre 2008. Der zweite Bericht zum Aktionsplan Synthetische Nanomaterialien zeigt nun auf, welche Arbeiten in der Schweiz für einen sicheren Umgang mit Nanomaterialien nötig sind. Der Bundesrat hat beschlossen, den Aktionsplan bis 2019 fortzuführen.