Nanotechnologie und Umweltschutz Chancen und Risiken

Transkript

1 Nanotechnologie und Umweltschutz Chancen und Risiken Dipl.-Ing. Martin Möller Öko-Institut e.v. Umwelttech trifft Nanotech Frankfurt am Main,

2 Agenda Kurzvorstellung Öko-Institut e.v. Charakterisierung der Nanotechnologien Chancen Risiken Risikoregulierung und Risikodialog Fazit und Ausblick

3 Das Öko-Institut e.v. im Überblick Gründung 1977 in Freiburg als Anwalt der Umweltbewegung ; Büro Darmstadt 1980 Büro Berlin 1991 Heute: Eine der europaweit führenden unabhängigen Forschungs- und Beratungseinrichtungen für eine nachhaltige Zukunft Organisiert als gemeinnütziger Verein: ca Mitglieder Leitung durch ehrenamtlichen Vorstand begleitet strategische Ausrichtung Überträgt Geschäftsführung und Leitungsgremium wichtige Aufgaben Aktueller Jahresbericht unter

4 Nano ist nicht gleich Nano! Nanomaterialien sind physikalisch höchst unterschiedliche Stoffe mit sehr spezifischem (bio-)chemischen Verhalten. - Liposome - Titandioxid - Carbon Nanotubes Eine undifferenzierte Übertragung von Erkenntnissen über ein Nanomaterial auf ein anderes widerspricht einer fundierten naturwissenschaftlichen Vorgehensweise.

5 Nicht überall, wo Nano draufsteht, ist auch Nano drin!

6 Nanotechnologie als enabling technology für einen wirksamen Klimaschutz nanotechnologisch optimierte Brennstoffzellen und Wasserstoffspeicher für neue Antriebskonzepte nanotechnologisch optimierte Batterien und Akkumulatoren zur Zwischenspeicherung von regenerativ erzeugtem Strom nanostrukturierte Dämmstoffe und nanobeschichtete Verglasungen für die Wärmedämmung von Altbauten stabile Leichtbauelemente auf Basis von Kunststoff- Verbundwerkzeugen

7 Nanotechnologie als enabling technology für die Substitution / Entfernung von Schadstoffen Nanomaterialien als Ersatz für halogenierte Brandschutzmittel Einsatz von Nanomaterialien als Synthese-, Verbrennungs- und Abgaskatalysatoren Nanomembranen und nanoporige Zeolithe zur Trinkwasseraufbereitung / Abwasserreinigung Altlastensanierung mittels Nanomaterialien (z.b. Eisen)

8 Chancen durch Nanoprodukte im Kosmetiksektor verbesserte Effizienz der Wirkstoffe führt zu Einsparungen im Bereich der Formulierungsbestandteile und bei der Verpackung Ressourcenschonung, Klimaschutz Ingredient category weight % mg / FU g / (P*a) CH: t / a AT: t / a DE: t / a Wasser Fettsäuren Verpackung (PE) Fettalkohole Silikon ökobilanzielle Untersuchungen zu Kosmetikprodukten (Feuchtigkeitscreme mit Nano-Carrier-System) im Rahmen des Risikodialogs CONANO : /oekodoc/673/ de.pdf

9 Chancen durch Nanoprodukte im Lebensmittelsektor Substitution von Verpackungsmaterialien durch umweltfreundlichere Alternativen, z.b. Substitution von Aludosen bzw. Einweg-Glasflaschen durch PET-Flaschen mit nanotechnologischer Membran Ressourcenschonung, Klimaschutz weniger Verderb von Lebensmitteln durch optimierte Verpackungen / smart packaging - optimierte Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff, Aromen und Kohlendioxid - Frischesensoren Ressourcenschonung, Klimaschutz

10 Nanotechnologisch induzierte CO 2 -Emissionsminderungen nach Anwendungsbereichen Quelle: Cientifica

11 Risiken für Mensch und Umwelt Risiko = Exposition x toxikologisches Gefährungspotenzial Risikomanagement beinhaltet folglich - Ermittlung der Exposition(swahrscheinlichkeit) - Untersuchung des toxikologischen Gefährungspotenzials (Humantox und Ökotox!)

12 Einflussfaktoren für Emission und Exposition Emission von Nanopartikeln grundsätzlich in allen Lebenswegabschnitten möglich (Case-by-case-Prüfung erforderlich) Wichtige Randbedingung für Emission und Exposition - Art des Herstellungsprozesses (offen / geschlossen) - Art des Handlings (flüssig / staubförmig) - Art der Einbettung der Nanomaterialien in die Produktmatrix (z.b. bei Farben und Lacken werden die Nanomaterialien relativ fest in die Härtermatrix eingebunden) - Tendenz zur Agglomeration (je kleiner die Primärpartikel, desto größer die Agglomerationsneigung; Deagglomeration durch Energiezufuhr von außen möglich)

13 Vermutete Emissionsschwerpunkte Erforschung und Kleinserienproduktion von Nanomaterialien (i.d.r. weniger aufwändige Schutzmaßnahmen) unkontrollierte Freisetzung bei der Nutzung durch die Verbraucher/-innen (Farben / Lacke, Polituren, Kosmetika, Sprays, etc.) unbeabsichtigte Emissionen am Ende des Lebensweges - durch Materialverschleiß (Langzeitstabilität der Matrixeinbindung?) -

14 beim Abriss?

15 beim Recycling?

16 bei der Müllverbrennung?

17 Determinanten für die Ökotoxikologie pauschale toxikologische Aussagen zu Nanomaterialien nicht möglich, da Toxikologie in hohem Maße abhängig von - Größe / Größenverteilung - Gestalt - Oberfläche (Coating, Ladung, Defekte) und Reaktivität - Löslichkeit - Abbaubarkeit / Persistenz - Tendenz zur Agglomeration / Stabilität der Agglomerate es sind keine neuen nano-spezifischen toxikologischen Endpunkte (z.b. akute Toxizität, Sensibilisierung, Kanzerogenität) zu erwarten, möglicherweise aber unerwartete Mechanismen (Schlüssel-Schloss-Prinzip)

18 Mögliche ökotoxikologische Effekte unbeabsichtigte Carrier-Funktion (z.b. bei Fullerenen): Mobilisierung von Schadstoffen und Auswaschung ins Grundwasser negative Wechselwirkungen der Nanomaterialien mit bio-verfahrenstechnischen Systemen (z.b. negative Wechselwirkungen von Nanosilber mit Kläranlagen und Biofilter) Schlüssel-Schloss-Prinzip: Selektive Toxizität für bestimmte Arten und dadurch Gefährdung des Gleichgewichts von Ökosystemen Akkumulation von Nanomaterialien in der Nahrungskette (Analogie zu DDT) Auswirkungen der ökotoxikologischen Effekte auf den Menschen können nicht ausgeschlossen werden

19 Nano Quo vadis?

20 Prozess der Risikoregulierung Risikomanagement Vorverfahren (Screening, ranking, scoping) Risikoabschätzung Umsetzung Entscheidung (rechtlich wirksame Umsetzung) Vollzug, Überwachung, Evaluierung Öffentlicher Diskurs Betroffene/ Fachöffentlichkeit/ gesellschaftliche Gruppen Risikoabschätzung (risk assessment) (Wissenschaftliche Bearbeitung) Maßnahmenbewertung (option assessment) (Wissenschaftliche Bearbeitung) Transparenz, Risikokommunikation Risikobewertung (risk evaluation) Quelle: Abschlussbericht der Risikokommission

21 Essentials einer erfolgreichen Risikoregulierung differenzierte Beurteilung der zahlreichen Materialien und Technologieansätze, die unter dem Begriff der Nanotechnologien zusammengefasst werden frühzeitige (= entwicklungsbegleitende) Erforschung der toxikologischen Risiken (Human- und Ökotoxikologie) Konkretisierung der regulatorischen Rahmenbedingungen (v.a. REACh) - Anpassung der Mengenschwellen für die Stoffbewertung - nanospezifische Anpassung der Test- und Monitoringmethoden Corporate Governance und Stakeholderdialoge als Interimslösung

22 Konkretisierung und konsequente Nutzung der Chancen systematische Erfassung und Priorisierung der Umweltentlastungspotenziale - Lebenszyklusansatz - von der Produktinnovation zur Systeminnovation Entwicklung von Strategien zur Nutzung der besonders Erfolg versprechenden Umweltentlastungspotenziale - integrierte Chancen-Risiko-Bewertung und gesellschaftliche Verständigung auf besonders erwünschte Anwendungsfelder - Akteurskooperationen zur Umsetzung der Chancen staatliche F&E-Förderung sollte sich stärker an der ökologischen Hebelwirkung orientieren

23 CONANO als Beispiel für einen richtungsweisenden Stakeholderdialog Tradition des Risikodialogs zwischen - Ciba SC, Novartis International - Öko-Institut, Österreichisches Ökologie Institut Analyse der Chancen und Risiken von Nano-Carrier-Systemen für kosmetische und medizinische Anwendung Dialogergebnisse - die untersuchten abbaubaren Nano-Carrier-Systeme sind risikoarm und haben einen messbaren Nutzen - Risiko nicht-abbaubarer Nano-Carrier-Systeme (Carbon Nanotubes, Fullerene) derzeit nicht überschaubar - Ciba und Novartis verzichten deshalb auf den Einsatz nicht-abbaubarer Nano-Carrier-Systeme

24 Fazit und Ausblick Durch nanotechnologische Produkte und F&E-Ansätze bestehen Umweltentlastungspotenziale in zahlreichen Anwendungsfeldern. Die Herausforderung besteht darin, ausgehend von den vorhandenen Potenzialen reale Umweltentlastungen und Systemoptimierungen zu verwirklichen sowie mögliche Rebound-Effekte zu vermeiden. Die Risiken nanotechnologischer Neuentwicklungen müssen fallspezifisch sowie frühzeitig in einem entwicklungsbegleitenden Prozess untersucht und minimiert werden. Die Qualität des Prozesses der Risikoregulierung ist Voraussetzung für den nachhaltigen Erfolg nanotechnologischer Produkte am Markt. Risikodialoge und Akteurskooperationen können dabei einen wertvollen Beitrag leisten.

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prozess der Risikoregulierung Risikomanagement Vorverfahren (Screening, ranking, scoping) Risikoabschätzung Umsetzung Entscheidung (rechtlich wirksame Umsetzung) Vollzug, Überwachung, Evaluierung Öffentlicher Diskurs Betroffene/ Fachöffentlichkeit/ gesellschaftliche Gruppen Risikoabschätzung (risk assessment) (Wissenschaftliche Bearbeitung) Maßnahmenbewertung (option assessment) Transparenz, Risikokommunikation (Wissenschaftliche Bearbeitung) Risikobewertung (risk evaluation)