NANOTECHNOLOGIE Chance oder Risiko?

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1 NANOTECHNOLOGIE Chance oder Risiko? Mag a. Sabine Greßler Freiberufliche Wissenschaftlerin Symposium Nachhaltigkeit und Prävention im Krankenhaus

2 Nanotechnologie Gezielte Herstellung und Manipulation von Strukturen mit zumindest einer Dimension <100nm und neuen Eigenschaften Veränderungen: z.b. Farbe, Löslichkeit, Leitfähigkeit, Härte, Bruchfestigkeit, katalytische Eigenschaften

3 Synthetische Nanopartikel Kohlenstoff: Fullerene, Nanoröhren, Carbon black Metalloxide: SiO 2, TiO 2, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Zinkoxid Halbleiter: Cadmium-Tellurit, Silizium, Indiumphosphid Metalle: Gold, Silber, Eisen, Cobalt

4 nano in Produkten Nanopartikel von Feststoffen (Oxiden, Metallen, Halbleiter, Kohlenstoff) Nanostrukturierte Materialien (z.b. Aerogel) Nanomaterialien aus Fetten oder Emulgatoren (Liposome, Mizellen, Nanoemulsionen) Nanometer-dünne Beschichtungen Nanometer-dünne Textilfasern (zu einem Vlies versponnen) Nano-Bionik (Nachahmung von nat. Strukturen, z.b. Gecko-Füßen )

5 Anwendungsbereiche Elektronik (Chips, Speicher) Optik (LED, Diodenlaser) Automobil (Komponenten, Lacke, Reifen) Umwelttechnik (Wasserreinigung, Wasseraufbereitung) Bauwesen (Fassaden, Materialien) Medizin und Pharmazie

6 Nano im Alltag Autobedarf Farben und Lacke Haushaltsgeräte Imprägnierungsmittel Reinigungsmittel Textilien Sport und Outdoor Sanitär Tiere und Pflanzen Lebensmittel Kosmetika

7 Chancen/Vorteile Neue, verbesserte Produkte (z.b. kratzfeste Beschichtungen, effizientere UV-Filter) Umweltentlastungspotenziale und ökonomische Vorteile Programm ÖkoKauf, Stadt Wien; Bericht Nanotechnologie in der Beschaffung Wiens Erste Abschätzung von Chancen und Risiken;

8 Umweltentlastungspotenziale Einsparung von Rohstoffen: z.b. durch die Verringerung der Schichtdicke bei Beschichtungen, bei Lebensmittelzusatzstoffen oder kosmetischen Inhaltsstoffen. Einsparung von Energie: z.b. Treibstoffeinsparung durch Leichtbauweise von Flug- und Fahrzeugen oder Treibstoffzusätze; neue Beleuchtungstechniken (LED, OLED); Easy-to- Clean -Beschichtungen; Dämmmaterialen im Bauwesen

9 Umweltentlastungspotenziale Energie- und Umwelttechnik: z.b. Beschichtungen v. Sonnenkollektoren; Batterien; Brennstoffzellen; Membrane und NP zur Wasserreinigung Ersatz von gefährlichen Stoffen: z.b. in Lacken, Brandschutz, UV-Filter Ressourceneffizienz: Erhöhung der Ausbeute chem. Reaktionen durch Nano-Katalysatoren

10 Aber: Wenige Ökobilanzen Werden Potenziale überschätzt? Umweltkosten Produktion und Entsorgung von Nanomaterialien?

11 Entsorgung Verschiedene Gesetze regeln das Abfallmanagement (EU-Richtlinien) Keine nano -spezifische Regulierung Nanomaterialien werden gehandhabt wie andere Chemikalien auch Kein Recycling, z.b. von Silber NP in Kunststoffen (PET) u.u. problematisch bei Recycling Abwasser- und Abfallentsorgungsanlagen sind potenzielle Senken für synthetische Nanomaterialien (Projekt NanoMia, BOKU)

12 NANOTECHNOLOGIE IM BAUWESEN 1. Selbstreinigende, photokatalytisch aktive Oberflächen 2. Easy to Clean, Anti-Graffiti, Anti- Fingerprint 3. Wärmedämmung, Temperaturregelung 4. Brandschutz 5. Zementgebundene Baustoffe

13 Selbstreinigende und photokatalytisch aktive Oberflächen Photokatalytisch aktives TiO 2 ; Anwendung auf Glas, Tondächer, Ziegel, Betonplatten, Fliesen, etc. Dauerhafte Aufbringung bei der Herstellung durch CVD; Firmen bieten auch nachträgliche Beschichtung an fragwürdig! Auch zur Luftreinigung (z.b. Lärmschutzmauern)

14 Easy to Clean, Anti-Graffiti, Anti-Fingerprint schmutz- und wasserabweisende Eigenschaften; Nicht selbstreinigend; Produkt der chemischen Nanotechnologie (Silane); Entweder dauerhaft aufgebracht ( eingebrannt ) oder nachträglich mittels Sol-Gel-Verfahren aufgebracht (nicht dauerhaft); Bezug zur NT = dünne Schichten; Einbettung von SiO

15 Wärmedämmung, Temperaturregelung Vakuum-Isolationspaneele (VIPs) Sehr dünn (2-40 mm), gute Dämmwerte; Füllung=pulverförmiger Dämmstoff, z.b. nanoskalige Kieselsäure (SiO 2 ) in einem Vakuum Hülle=Kunststofffolie mit Aluminium beschichtet (oder aus Edelstahl); Lassen sich nicht zuschneiden! Hohe Kosten Einsatzbereich wenn wenig Platz für Wärmedämmung zur Verfügung steht u. herkömmliche Materialien nicht eingesetzt werden können

16 Wärmedämmung, Temperaturregelung Aerogele ( Nanogele ) Bestehen zu 95-99,9% aus Luft; Der Rest = glasartiges Material (z.b. SiO 2 ); Porengröße = Durchschnitt 20 nm; deshalb können sich die eingeschlossenen Luftmoleküle nicht bewegen sehr gute Dämmeigenschaften (2-8-fach besser); Für Hohlräume geeignet z.b. Fensterglaszwischenräume; Streuen das Licht gleichmäßig Milchglaseffekt ; evtl. Verzicht auf Jalousien möglich;

17 Wärmedämmung, Temperaturregelung Latentwärmespeicher (Phase Change Material, PCM) Herstellung auf Basis von Paraffinen und Salzhydraten; Paraffinkugeln Durchmesser zwischen 2 und 20 nm; von einer dichten Kunststoffhülle umschlossen; Lassen sich in gängige Baumaterialien (z.b. Innenputze oder Betonplatten) einarbeiten; Können Wärme aufnehmen ohne sich selbst zu erwärmen, weil das Paraffin schmilzt (Phasenwechsel von fest zu flüssig); auch umgekehrt funktioniert der Prozess Temperaturregelung in Innenräumen

18 Brandschutz Brandschutzglas: dünne Funktionsfüllung aus SiO 2 -NP, die im Brandfall aufschäumt; bis 1000 C, 120 Min. Feuerwiderstand; leicht und dünn; Leichtbau-Sandwichplatten aus Stroh und Hanf mit feuerhemmender Beschichtung aus SiO 2 : brennen nicht, sondern kokeln nur; z.b. Messebau; Flure. Nanostrukturierte Silikate ( Nano-Ton ) als Füllstoffe in Kunststoffen: bessere Flammschutzeigenschaften und Hitzebeständigkeit; Kabelummantelungen, Verschalungen, Sicherungskästen, Steckdosen, Lampengehäuse, etc

19 Zementgebundene Baustoffe Verbesserung der Materialeigenschaften (Beton, Mörtel) durch nanoskalige Zuschlagsstoffe, z.b. SiO 2 ; höhere Festigkeit, Säurebeständigkeit; Ultrahochfester Beton: SiO 2 -Nanopartikel und Stahlfasern stahlähnliche Druckfestigkeit; für filigrane und leichte Konstruktionen (z.b. Brücken)

20 Medizin Diagnose Kontrastmittel (Eisenoxid-NP, MRT); Trägersysteme ( Nanokapseln ) z.b. für Chemotherapeutika; Nanopartikel als Zusatz für Knochenzement oder Material für Zahnfüllungen; Hochleistungskeramik und Beschichtungen für Endoprothesen; Eisenoxid-Nanopartikel zur Krebsbehandlung (Hypothermie); Nanosilber in Wundverbänden und Beschichtungen von Kathetern und Implantaten

21 Risiken Unterscheidung zwischen Löslichen und biologisch abbaubaren Nanomaterialien Unlöslichen und nicht abbaubaren Nanomaterialien frei (Sprays, Kosmetika, Desinfektions-, Nahrungsergänzungsmittel, etc.) gebunden (Beschichtungen, Nano- Kompositmaterialien, etc.) Exposition?

22 Problematische Nanomaterialien Bestimmte Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon Nanotubes, CNT): lang, dünn, faserförmig, unlöslich, nicht abbaubar; Analogie zu Asbest; Titandioxid (TiO 2 ): Photokatalytisch aktiv; schädigt Gewässerorganismen; Stabilität der Beschichtung? Nanosilber: Antimikrobiell, möglicherweise Belastung für Kläranlagen, schädlich für Bodenmikroorganismen, Gefahr der Resistenzbildung;

23 Risikoabschätzung Einige Untersuchungen zeigen für bestimmte Nanopartikel ein Gefährdungspotenzial Vorsorgeprinzip ; Aber: viele Studien methodisch schlecht und kaum vergleichbar; Derzeit keine Belege, dass Produkte mit Nanomaterialien, die bereits auf dem Markt sind, die Gesundheit oder Umwelt beeinträchtigen; Langzeitfolgen für Mensch und Umwelt?

24 Nanotechnologie Chance oder Risiko? Risiko ist abhängig von: Art und Form der eingesetzten Nanomaterialien; Anwendungkontext; Exposition. Vorteile nutzen - Risiko reduzieren!

25 Weiterführende Informationen NanoTrust Dossiers: kurz gefasste Überblickspublikationen zu vielen Themen (z.b. Lebensmittel, Kosmetika, Textilien, CNTs, TiO 2, Baumaterialien, Umwelt, ArbeitnehmerInnenschutz, Toxikologie, etc.) hw.oeaw.ac.at/ita/nanotrust-dossiers Webseite Österreichisches Portal zur Nanotechnologie; Inhalte von Behörden und Institutionen gemeinsam ausgearbeitet

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!