Nanotechnologie - Wahrnehmung und Wirklichkeit

Transkript

1 BUNDESINSTITUT FÜR RISIKOBEWERTUNG Nanotechnologie - Wahrnehmung und Wirklichkeit Jürgen Thier-Kundke PD Dr. Gaby-Fleur Böl

2 Nanodimensionen griechisch nanos = Zwerg 1 nm = 10-9 m = Milliardster Teil eines Meters = 0, m 1 Nanometer verhält sich zu 1 Meter wie der Durchmesser einer Haselnuss zu dem der Erde 2

3 Nanotechnologie Fluch oder Segen? schlummernde Zwerge Heinzelmännchen Monster 3

4 Wirklichkeit der Nanotechnologie 4

5 Was versteht man unter Nanotechnologie/n? Nutzen von technischen Verfahren oder Einsatz von Objekten, die eine Größenordnung bis 100 nm haben bei diesen Objekten kann es sich z. B. um einzelne Moleküle, Kleinstteile, Zellbestandteile oder winzige Elektronik-Bauteile handeln keine eher einheitliche Technologie wie Computertechnik oder Gentechnik, sondern Vielzahl von Technologien aus unterschiedlichen Bereichen, daher Nanotechnologien Entwurf nanoskaliger Strukturen über fortschreitende Miniaturisierung (top-down- Ansatz) oder Aufbau auf Molekülebene (bottom-up-ansatz) Nanotubes Nanoröhren, Durchmesser bis zu 50 nm, Länge einige Mikrometer, aus Metallnitriden, -sulfiden,- halogeniden oder Kohlenstoff Fullerene kugelförmige Gebilde aus Kohlenstoffatomen (C 60 ) ~ 10 µm in der Natur ist der nano-maßstab weit verbreitet Zellorganellen, DNA u. a. sind nanoskalig Aerosole jeglicher Art enthalten nanoskalige Partikel, ebenso Rauch oder Staub 5

6 Nanotechnologie:Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts Definition Nanopartikel: hergestellte granuläre Partikel/Röhren/Fasern mit <100 nm in mindestens einer Dimension und geringer Löslichkeit in biologischen Systemen Besonderheit Nanopartikel: - Oberflächenwirkung - Beeinflussung physikalisch-chemischer Eigenschaften - Erleichterung der Überwindung biologischer Barrieren Möglichkeit des gezielten Transports (un-)gewollter Stoffe in Zellen Anwendung in vielen Verbraucherprodukten (kosmetische Mittel, Bekleidungstextilien, Haushaltsprodukte), künftig auch in Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln 6

7 Definitionen von Nanotechnologie Nanoobjekte: Materialien, die entweder in ein, zwei oder drei äußeren Dimensionen nanoskalig (näherungsweise 1 bis 100 nm) sind. Typische Vertreter sind Nanopartikel, Nanofasern und Nanoplättchen. Zu den Nanofasern gehören elektrisch leitende Fasern (Nanowires), Nanoröhrchen (Nanotubes) und feste Nanostäbchen (Nanorods). Nanoobjekte kommen dabei häufig in Gruppen vor. ISO/TS27687:2008(E) vom 15. August 2008 Nanopartikel Nanoobjekt mit allen drei Außenmaßen im Nanomaßstab. Nanoplättchen Nanoobjekt mit einem Außenmaß im Nanomaßstab und zwei wesentlich größeren Außenmaßen. Nanofaser Nanoobjekt mit zwei ähnlichen Außenmaßen im Nanomaßstab und einem dritten Außenmaß, das wesentlich größer als die beiden anderen Außenmaße ist. DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin,

8 Was sind nanostrukturierte Oberflächen? Oberflächenstruktur bewirkt Abperlen von H 2 O und Mitnahme von Schmutzpartikeln hydrophobe Doppelstruktur der Oberfläche (Epidermis und Wachsschicht) reduziert Kontaktfläche und Adhäsionskraft u. a. auch bei Kapuzinerkresse, Schilfrohr, Weißkohl oder einigen Insektenflügeln (meist im µm-maßstab) Lotusblume Lotuseffekt = Selbstreinigungsfähigkeit wasserabweisender nanostrukturierter Oberflächen erstes kommerzielles Produkt 1999: selbstreinigende Fassadenfarbe (Lotusan) 8

9 Eigenschaften von Nanopartikeln Nanopartikel können im Vergleich zu größeren Partikeln geänderte physikalische Eigenschaften aufweisen (Leitfähigkeit, Farbe, Transparenz, Dichte) geänderte chemische Eigenschaften zeigen (Reaktionsfähigkeit, katalytische Eigenschaften, Löslichkeit, Struktur) geänderte biologische Eigenschaften besitzen (Membrangängigkeit, Diffusionseigenschaften, Lungengängigkeit) Daher können Nanopartikel im Vergleich zu größeren Partikeln des selben Materials auch ein anderes Gefährdungspotential aufweisen. 9

10 Anwendungsbereiche der Nanotechnologie Ultradünne funktionale Schichten (leicht, stabil) Elektronik, Informationstechnologie Luft- und Raumfahrt Automobilbau Umwelttechnologie Nanopartikel, nanopartikuläre Schichten, Aerosole Medizin, Gesundheit Ernährung Textilien Kosmetika 10

11 Mögliche Vorteile der Anwendung der Nanotechnologie im Lebensmittelbereich Nano-Lebensmittel Erhöhung der Bioverfügbarkeit wichtiger Inhaltsstoffe verbesserte Produktqualität durch Nanotechnologie höhere mikrobielle Qualität von Lebensmitteln Nano-Verpackungsmaterialen Barrierewirkung gegen Gase (O2, CO2), Wasserdampf und Aromastoffe UV-Schutz bei gleichzeitiger Transparenz im sichtbaren Bereich Verbesserung der mechanischen und thermischen Eigenschaften antimikrobielle Wirkung 11

12 Technischer Fortschritt durch Nanotechnologie Tumorbehandlung Eisenoxid-Nanopartikel zur Injektion in solide Tumore thermische Zerstörung des Krebsgewebes im Magnetfeld Partikel persistieren über Wochen in Zellen A. Jordan, Energietechnik, Recycling Ökobilanz von nanotechnologisch optimierten PET-Flaschen um Faktor 2,6 bzw. 1,5 besser als Glasflasche bzw. Aluminiumdose jährliche Entlastung von Tonnen CO 2 -Äquivalenten möglich ISO-berechneter Vergleich anhand des gesamten Lebensweges IT-Technologie 04/2009 leistungsfähigere Transistoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren statt Silizium Nanobatterien mit hoher Ladekapazität 12

13 Nanotechnologie aus dem Reich der Fantasie Pizza Tutti Gusti verändert in der Mikrowelle je nach Aufwärmzeit ihren Geschmack Nutraceuticals reagieren auf individuellen Nährstoffbedarf des Konsumenten (Nanosensoren diagnostizieren gewebsspezifische Unterversorgung) Nano-U-Boote navigieren selbsttätig durch Blutbahn und schießen mit Laserkanonen auf Tumore 13

14 Abgrenzungsfragen zur Nanotechnologie Natürliche Nanotechnologie homogenisierte Milch geräucherte Lebensmittel gegrillte Lebensmittel Synthetische Nanotechnologie nanoverkapselte Nahrungsergänzungsmittel anorganische Zusätze Nanosilberbeschichtungen nanoskalige Verpackungen 14

15 Mögliche Vorteile der Anwendung der Nanotechnologie im Lebensmittelbereich Nano-Lebensmittel Erhöhung der Bioverfügbarkeit wichtiger Inhaltsstoffe verbesserte Produktqualität durch Nanotechnologie höhere mikrobielle Qualität von Lebensmitteln Nano-Verpackungsmaterialen Barrierewirkung gegen Gase (O 2, CO 2 ), Wasserdampf und Aromastoffe UV-Schutz bei gleichzeitiger Transparenz im sichtbaren Bereich Verbesserung der mechanischen und thermischen Eigenschaften antimikrobielle Wirkung 15

16 Mögliche Risiken der Anwendung der Nanotechnologie im Lebensmittelbereich (orale Exposition) Nano-Lebensmittel unerwünschte intrazelluläre Interaktionen der Nanopartikel veränderte Exposition durch andere Bioverfügbarkeit Überdosierung von Vitaminen durch höhere Verfügbarkeit Nano-Verpackungsmaterialen Übergang von Nanopartikeln aus dem Verpackungsmaterial in Lebensmittel Erzeugen von resistenten Keimen durch antimikrobielle Verpackungen verschobenes Hygienebewußtsein bei Verbrauchern (Nachlässigkeit) 16

17 Forschungsbedarf zur Nanotechnologie Metrologie Entwicklung von Methoden zur Bestimmung und Charakterisierung von Nanopartikeln in Lebensmitteln, kosmetischen Mitteln und sonstigen verbrauchernahen Produkten Expositionsabschätzung Firmenbefragung zum Einsatz der Nanotechnologie bei der Herstellung von Lebensmitteln, Verpackungsmaterialien, kosmetischen Mitteln, Bekleidungstextilien und anderen verbrauchernahen Produkten Expositionsmessungen mit geeigneten Methoden Toxikologische Bewertung Untersuchungen zur Hautpenetration von Nanopartikeln aus kosmetischen Mitteln und Bedarfsgegenständen Untersuchungen zur Resorption, systemischen Verfügbarkeit, Akkumulation und Ausscheidung von Nanopartikeln (Lebensmittel und -verpackungsmaterial) in-vivo-studien mit oraler bzw. dermaler Exposition risiken_von_nanomaterialien_forschungsstrategie_endfassung.pdf 17

18 Die Politik reagiert Lebensmittelzusatzstoff-Verordnung der EU vom : Stoff muss neu durch EFSA bewertet werden 18

19 Neufassung der Novel-Food-Verordnung am stimmt das EU-Parlament in 1. Lesung mit großer Mehrheit für eine Neufassung der Novel-Food-Verordnung Änderungen: - Lebensmittel, die mit Hilfe nanotechnologischer Verfahren hergestellt wurden, fallen unter die Novel-Food-Verordnung - Nano-Lebensmittel müssen einer spezifischen Risikobewertung unterzogen werden, bevor sie in der EU zugelassen werden - enthalten Lebensmittel Nanomaterialien, müssen diese in der Liste der Inhaltsstoffe mit dem Zusatz (Nano) versehen werden 19

20 Wahrnehmung der Nanotechnologie 20

21 Wahrnehmung von Risiken: Typisierungen versuche, mir das mit meinem Wissen aus Physik, Chemie und Biologie begreifbar zu machen Analoge Veranschaulichung wird das menschliche 6% 4% 1% Leben revolutionieren Visionen bekomme den totalen Horror, dass die Teilchen in meinen Körper eingedrungen sein können hätte nicht gedacht, so viel Neues zu lernen über ein Gebiet, das ich bisher kaum kannte stärker an den Fortschritt glauben 9% Erkenntnisoffenheit Verkehrungsängste Naiver Optimismus 10% 6% Verbrauchertypen Nanotechnologie Entwicklungsverweigerung von modernen Technologien halte ich nichts 64% Pragmatismus Nanotechnologie voranbringen, aber auch evt. Risiken im Blick behalten 21

22 BfR Verbraucherkonferenz zur Nanotechnologie aucherkonferenz_nanotechnologie.pdf n = 16 Verbraucherkonferenz zur Wahrnehmung der Nanotechnologie in den Bereichen Lebensmittel, Kosmetika und Textilien Einschätzung neuer Technologien und wissenschaftlicher Entwicklungen durch informierte Laien Modellprojekt des BfR in Anlehnung an dänische Konsensus-Konferenzen bisher in Deutschland drei überregionale Konferenzen zu den Bereichen Gendiagnostik, Stammzellforschung und Hirnforschung erstmalige Durchführung einer Verbraucherkonferenz durch eine öffentliche Institution als Instrument der Risikokommunikation 22

23 Verbrauchervotum zur Nanotechnologie Wissenschaftliche und gesetzliche Definition der Begriffe Nanotechnologie, Nanopartikel und Nanomaterial Entwicklung neuer analytischer Methoden, Festlegung von Standards für Nanotechnologie und Nanopartikel generelle Kennzeichnungspflicht für Nanoprodukte beim Einsatz von Nanomaterialien in Kosmetika und Textilien überwiegt Nutzen gegenüber potenziellen Risiken Einsatz von Nanomaterialien in Lebensmitteln eher skeptisch beurteilt Studien zu Gesundheitsauswirkungen und proaktive Risikobewertung mehr finanzielle Mittel für Risikoforschung Information für Verbraucher, öffentlicher Dialog 23

24 Repräsentative Bevölkerungsbefragung zur Nanotechnologie n = Verhältnis Nutzen zu Risiko bei der Nanotechnologie % 20% 40% 60% 80% 100% Nutzen >> Risiko Nutzen > Risiko Risiko > Nutzen Risiko >> Nutzen 24

25 Abhängigkeit der Kaufbereitschaft von Produktgruppen Würden Sie die Produkte aus folgenden Gruppen kaufen, wenn in ihnen Nanomaterialien enthalten sind? Oberflächenversiegelung u. -pflege Kleidung ja nein Kosmetik Lebensmittel % 20% 40% 60% 80% 100% 25

26 Vertrauen in die Bereitsteller von Informationen Verbraucherorganisationen (Stiftung Warentest, Verbraucherzentralen) Wissenschaftler Ärzte Umweltorganisationen (Greenpeace, Foodwatch) absolutes Vertrauen Gesundheits- und Arbeitsschutzbehörden etwas Vertrauen Führungskräfte aus der Wirtschaft wenig Vertrauen Regierungsvertreter überhaupt kein Vertrauen 0% 20% 40% 60% 80% 100% 26

27 Wie ist insgesamt Ihr Gefühl zum Thema Nanotechnologie? % 20% 40% 60% 80% 100% sehr gut gut schlecht sehr schlecht Man kann darauf vertrauen, dass die Regierung die Öffentlichkeit vor Umweltrisiken und technischen Risiken schützt % 20% 40% 60% 80% 100% stimme voll und ganz zu stimme eher zu stimme eher nicht zu stimme überhaupt nicht zu 27

28 Nanotechnologie und Verbraucherschutz Wahrnehmung als vielversprechende neue Technologie mögliche Chancen überwiegen gegenüber möglichen Risiken Darstellung in den Medien bislang wissenschaftsorientiert, Betonung möglicher Vorteile im Alltag Akzeptanz bei Verbrauchern für Alltagsprodukte derzeit hoch Vergleich von oraler, dermaler und inhalativer Aufnahme von Nanopartikeln läßt auf größte Gefährdung bei Inhalation schließen Verbraucher stehen Nanotechnologie im Lebensmittelbereich eher skeptisch gegenüber transparente Diskussion über Nanotechnologie notwendig, auch wenn bislang teilweise wenige Produkte auf dem europäischen Markt sind 28

29 Nanotechnologie als kommunikative Herausforderung: no go Was uns wenig hilft: Aussitzen, Abwarten, Aushalten exklusive Suche nach Konsens gesellschaftliche Partizipation als Selbstzweck unredliche Vergleiche Beschwichtigung oder Panikmache beliebige Anwendung des Vorsorgeprinzips Geringschätzung soziokultureller Kriterien zur Risikowahrnehmung Verharren in der eigenen community Hoffnung auf Eigenregulation der Thematik ( gute Sache ) mediale Selbststeuerung aufgrund mangelnder Dialogbereitschaft 29

30 Nanotechnologie als kommunikative Herausforderung: do it! Was für alle nützlich ist: gesellschaftliche Partizipation als echte Aufgabe Akzeptanz und Ermöglichen von konstruktivem Dissens Eingehen auf mögliche Befürchtungen und Ängsten Einbezug soziokultureller Kriterien zur Risikowahrnehmung Vermittelung von Wissen bereits in Schulen adäquate multimediale Übersetzung von Wissenschaft gezielter Einsatz von gesellschaftlichen Multiplikatoren größtmögliche Transparenz zum Schaffen von Vertrauen Lernen aus Fehlern der Vergangenheit (BSE, Gentechnik) Aufbau von Vertrauen dauert lang der Verlust erfolgt schlagartig 30

31 Danke Antje Grobe Universität Stuttgart Carl Vierboom, Ingo Härlen Wirtschafts- und Kommunikationspsychologie Bonn Michael Zschiesche, Silke Domasch Unabhängiges Institut für Umweltfragen e. V. Berlin Ulrich Petschow, Gerd Scholl Institut für ökologische Wirtschaftsforschung Berlin Astrid Epp Rolf F. Hertel Stefanie Kurzenhäuser Katharina Sachse Abteilung Risikokommunikation BfR-Projektgruppe Nanotechnologie Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin Johannes Simons Lebensmittel- und Ressourcenökonomik Universität Bonn Matthias Kohring Frank Marcinkowski Institut für Kommunikationswissenschaft Universität Münster 31

32 BUNDESINSTITUT FÜR RISIKOBEWERTUNG Bundesinstitut für Risikobewertung Thielallee D Berlin Tel Fax bfr@bfr.bund.de Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

33 Vom Gesundheitsamt zum Forschungsinstitut Kaiserliches Gesundheitsamt ( ) Reichsgesundheitsamt ( ) Bundesgesundheitsamt ( ) Personal und Budget BfR 2008 ca.700 Mitarbeiter/innen, davon etwa 600 wissenschaftlich tätig Jahresetat 53 Millionen (Forschung ~ 6 Mio ) Drittmittel-Einwerbung ~ 2,7 Mio (davon 2,0 Mio EU-Projekte) Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz u. Veterinärmedizin ( ) Gesetz zur Neuorganisation des gesundheitlichen Verbraucherschutzes und der Lebensmittel- Sicherheit, 08/2002 Bundesinstitut für Risikobewertung BVL Risikomanagement 33

34 Zuständigkeiten des Bundesinstituts für Risikobewertung Biologische Sicherheit Lebensmittelsicherheit Chemikaliensicherheit Gesundheitlicher Verbraucherschutz Produktsicherheit 34