Nanotechnologie Potenziale, Chancen, Risiken

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1 Nanotechnologie Potenziale, Chancen, Risiken Technikfolgenabschätzung und Politikberatung Ethische und soziale Herausforderungen der Nano(bio)technologie Dr. Christoph Revermann Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag / TAB Vortrag/Seminar Universität Münster Weiterbildungsstudiengang Angewandte Ethik December 8,

2 Nanotechnologie Potenziale, Chancen und Risiken Anwendungen der Nanotechnologie Überblick: neuartige Eigenschaften und Anwendungsfelder in diversen Industriebranchen und Wirtschaftsbereichen Beispiele: Autoindustrie und Bio-Medizin Visionäre Anwendungsideen Chancen, Risiken und Handlungsnotwendigkeiten Wirtschaft, Industrie, Militär Umwelt und Gesundheit ethische und gesellschaftliche Aspekte Forschung und Ausbildung Information der Öffentlichkeit December 8,

3 Nanotechnologie viele Fragen Welche Lebensbereiche werden beeinflusst? Wie wird sich unser Alltag verändern? Welche Risiken und Gefährdungen im Alltag? Welche Produkte für welche Zielgruppen? Strategien für verträgliche Produktion und Entsorgung? Energieversorgung und Nachhaltigkeit? Selbst replizierende Systeme? Information der Öffentlichkeit? December 8,

4 Nanotechnologie - Definition Es gibt keine eindeutige Definition Nanotechnologie 1. Nanotechnologie befasst sich mit Strukturen, die in mindestens einer Dimension kleiner als 100 nm sind 2. Nanotechnologie macht sich charakteristische Phänomene (z.b. Quanteneffekte) im Übergangsbereich zwischen Kontinuumsphysik und Quantenphysik zunutze 3. Nanotechnologie bezeichnet die gezielte Herstellung und/oder Manipulation einzelner Nanostrukturen December 8,

5 Nanotechnologie neue methodische Ansätze Verringerung von Strukturgrößen (mikroskopische mesoskopische nanoskopische Systeme) Kontinuumsphysik neue methodische Ansätze Quantenphysik Atomare und molekulare Architektur (Atom/Molekül Cluster/Übergitter supramolekulare Systeme) December 8,

6 Einsatz von Nanotechnologie Nanotechnologie ist an vielen Produkten/Verfahren beteiligt Endprodukten ist es meistens nicht anzusehen, dass sie auf Nanotechnologie beruhen Anwendungspotenziale bestehen praktisch in allen Industriebranchen und Wirtschaftszweigen Auswirkungen nanotechnologischer Verfahren, Materialien und Stoffe auf Menschen und Umwelt sind zumeist ungeklärt December 8,

7 Nano-Materialien und Nano-Werkstoffe (1) Neuartige Eigenschaften Stoffeigenschaften für neue Anwendungen nutzbar Eigenschaften lassen sich gezielt einstellen Möglichkeit schaltbarer Werkstoffe Beispiele: mechanisch: superharte, bruchfeste und schmiedbare Keramiken elektrisch/elektronisch: Elektron.-Transistor, Quantenpunkt-Laser magnetisch: Leseköpfe in Festplatten optisch: angepasste Farbeffekte chemisch: maßgeschneidertes Benetzungsverhalten biologisch: gezielter Wirkstofftransport December 8,

8 Nano-Materialien und -Werkstoffe (2) Entwicklungsstand und Perspektiven Energieumwandlung und -speicherung höhere Energie-Effizienz (Nanomaterialien für Solarzellen, Katalysatoren und Membranen in Brennstoffzellen) bessere Energie-Speicherung (Nanoröhren als Wasserstoffspeicher, Hochleistungs-Batterien und Akkus) Nanoverbundwerkstoffe verbesserte Materialeigenschaften durch Nanopartikel in keramischer, metallischer oder Polymer-Matrix December 8,

9 Nano-Materialien und -Werkstoffe (3) Entwicklungsstand und Perspektiven Sensoren und Aktuatoren Magnetfeldsensoren in Airbags, Infrarot-Sensoren, Thermolabels, Biosensoren, lab-on-a-chip Elektronik und Informatik zunächst neue Bauelemente (z.b. Einzelelektronen-Transistor) später neue bioanaloge Architekturen (z.b. DNA-Computing, Quanten-Computing) December 8,

10 Nano-Materialien und -Werkstoffe (4) Nanotechnologie ist heute bereits in... Massenprodukten Computer-Festplatten, Sonnenschutzmittel, Reifen, Beton, Katalysatoren Markteinführung Selbstreinigende Oberflächen, Implantate, Sensoren, funktionale Pigmente Prototypen Magnetische Hyperthermie, Nano-Pinzetten, drug-targeting, lab-on-a-chip Entwicklung Nanoporöse Partikelfilter, Wasserstoffspeicher, katalyt. Nanopartikel im Kraftstoff Grundlagenforschung Bioanaloge Rezeptoren/Sensoren, Quanten-Computing, Gehirn-Prothetik December 8,

11 Beispiel: Automobilbranche (1) High-tech orientierte Branche Motor der deutschen Volkswirtschaft verbindet diverse Anwendungsbereiche der Nanotechnologie Spin-off-Effekte in andere Branchen Triebkräfte Einsparen von Kraftstoff, Minimierung von Abgasemissionen, Verminderung von Gewicht etc. These/Tatsache: kein Auto-Bauteil ohne Nanotechnologie December 8,

12 Automobilbranche (2) neue Werkstoffe nanopartikelverstärkte Polymere Innenausstattung, Kraftstofftanks etc. Nanostrukturruße in Reifen verschiedene Eigenschaften parallel optimierbar nanopartikelverstärkte Metalle Zugfestigkeit, Beschichtungen (ölfreier Motor), Korrosionsschutz kleben statt schweißen nanotechnisch modifizierte Klebetechniken transparente Leichtbaustoffe Rundumsicht bei Autoscheiben (kratzfest, beschlagfrei etc.) December 8, 2005 Quelle: PTB Braunschweig 12

13 Automobilbranche (3) Antriebe und Energieversorgung Katalytische Nanopartikel als Benzinzusatz Brennstoffzellen-Komponenten (Membranen etc.) H 2 -Speicherung (Nano tubes) Farbstoff-Solarzellen Notstromversorgung nanoporöse Partikel-Filtersysteme Sensorik Feinanpassung an Fahrsituation Carbon nano tubes, Quelle: clemson university December 8,

14 Automobilbranche (4) funktionale Oberflächen Reflexionsfreie Instrumentenbeschichtungen Special effects automatisch abblendbare Rückspiegel Wärmeschutz kombiniert mit beheizbaren Frontscheiben schmutzabweisende Beschichtungen etc. Nanostrukturierte Textilien Lackoberflächen superkratzfest, Effektpigmente Vision: schaltbare Farbveränderungen, selbstausheilende Lacke etc. Quelle: RWTH Aachen December 8,

15 Beispiel: Bio-Medizin (1) Mikroskopie biologischer Strukturen Diagnostik und Analyse an biologischen Systemen Transport und Dosierung biologischer Wirkstoffe Zerstörung bzw. Heilung biologischen Gewebes Implantate, Transplantate, Prothesen Beschichtung von Oberflächen Neuro-Bionik u. Neuroinformatik Kosmetika u. Ä. Lebensmittel und Ernährung December 8,

16 Bio-Medizin (2) Entwicklungsstand und Bedeutung viele Vorhaben noch im Stadium der Grundlagenforschung mit prospektivem bzw. visionärem Anwendungsbezug nanotechnologische Produkte und Verfahren versprechen ein neuartiges Leistungsspektrum bzw. hohe Wirksamkeit wichtige Anwendungen in naher Zukunft vor allem im Bereich der Bio-Medizin und Medizintechnik, aber auch z.b. im Bereich des Verbraucherschutzes Risiken u. Auswirkungen auf Mensch und Umwelt ungeklärt December 8,

17 Bio-Medizin (3) Neuro-Bionik und Nervenzellen Zellhaftung an Elektroden dauerhaftes bio-elektronisches Interface Gehörfunktionen Cochlea-Implantat als Hörersatzsystem Sehfunktionen Chips/Sensoren bei Netzhautdegeneration December 8,

18 Bio-Medizin (4) Adhäsionstrukturen und biozide Oberflächen Implantate z.b. Hüftgelenkprothesen; Zahnersatz Transplantate z.b. künstliche Haut; Stammzellgewebe Medizinische Geräte biozide Beschichtung; korrosionsbeständig Verbraucherschutz antimikrobielle Klimaanlagen; Verpackungen; Lebensmittelüberwachung December 8,

19 Bio-Medizin (5) Medikamente und medizinische Verfahren Labordiagnostik Diagnosechips für DNA, Zelltypen, Viren Identifizierung Körper-Sensoren zur Krankheitserkennung Transport und Dosierung ziel-, zeit- und wirkgenaue Medikamention Zellzerstörung und Krebstherapie Tumorbehandlung mit magnetfeldinduzierter Hyperthermie oder selektiven Radionukleiden December 8,

20 Bio-Medizin (6) Thesen zu Auswirkungen der Nanotechnologie Die Medizin wird sich deutlich verändern Verschiebungen bei Erkrankungen u. Todesursachen Tendenz zum gläsernen Bürger wird zunehmen teurere und segregierende Medizin bestehende Konfliktpotenziale verstärken sich neue Konfliktpotenziale entstehen Philosophische Fragen konkretisieren sich December 8,

21 Teil II: Politikberatung Wer oder was wird beraten!? - politisch oder unpolitisch? - wissenschaftlich neutral oder interessengeleitet? - beraten oder empfehlen? Wem oder wozu dient Politikberatung!? December 8,

22 Politikberatung (2) Das politologische Dreieck - Polity: die politische Sphäre - Policy: die Gestaltung und Problemlösung - Politics: das Verfahren im demokratischen Streit Politikberatung und Technikfolgenabschätzung!? December 8,

23 Technikfolgenabschätzung (1) Neue Technologien: Potenziale, Chancen und Risiken - schneller Wandel komplexer Systeme - Überraschungspotentiale werden größer - Wirkungsbereiche werden tiefer und größer Politikberatung und Technikfolgenabschätzung!? December 8,

24 Nanotechnologie und TA (1) Schlüsseltechnologie mit viel Innovationspotenzial - wissenschaftliche Dimension (wiss. Grundlagen, Funktionsprinzip, Neuheitsgrad, Disziplinen ) - technische Dimension (techn. Elemente, Nutzen, Verwertung, Barrieren, Defizite..) - ökonomische/ökologische Dimension (Potenziale, Wettbewerbsvorteile, Nachhaltigkeit, Ressourcen ) - gesellschaftliche Dimension ( ) December 8,

25 Nanotechnologie und TA (2) Gesellschaftliche Dimensionen - Technikakzeptanz - Ethik - Gesundheit, Arbeit - Nachhaltigkeit - politische Rahmenbedingungen - gesundheitliche Aspekte - individuelle und soziale Aspekte - politische Aspekte December 8,

26 Verteilungsgerechtigkeit / Schadensvermeidung Umfassender u. ungehinderter Zugang zu wiss.-technischem Know how, Produkten und Anwendungen der Nanotechnologie Der ökonomische und gesellschaftliche Nutzen sollte als Forschungs- und Förderkriterium noch stärkere Berücksichtigung finden Die Forschung zu möglichen Folgen der unkontrollierten Freisetzung von Nanopartikeln muss erheblich verstärkt werden Inter- bzw. transdisziplinäre Ausbildung und Forschung in der Nanotechnologie müssen verstärkt gefördert werden December 8,

27 Autonomie / Privatsphäre Fragen des Datenschutzes und des Schutzes der Privatsphäre sollten regelmäßig hinsichtlich relevanter nanotechnologischer Neuentwicklungen untersucht und diskutiert werden Individueller und sozialer Umgang mit sensiblen Gesundheitsdaten, persönlichen Diagnosen und Diagnoseunsicherheiten Anzustreben ist die Schaffung einer zentralen Informationsquelle für die breite Öffentlichkeit zum Thema Nanotechnologie December 8,

28 Visionen hope and hype Die öffentliche Wahrnehmung der Nanotechnologie ist weitgehend bestimmt (auch) von visionären Vorstellungen Der Realitätsgehalt dieser Visionen ist teilweise fraglich (z.b. Nanobots, Selbstreplikation) und kann nur im Nachhinein mit Sicherheit bestimmt werden Dennoch sind Visionen sozial wirksame und politisch relevante Vorstellungen Visionen werden bewusst als Mittel zur Förderung der Technologieentwicklung eingesetzt ( hope and hype -Strategie) [Partizipation als Regulativ ( für ethische Implikationen)?!] December 8,