Nano als Chance für die Umwelt

Nanomaterialien haben bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften, die sie interessant für die Entwicklung umweltfreundlicher Produkte machen. Das ist für viele Branchen interessant, beispielsweise für die Automobilbranche, das Bauwesen, den Verpackungssektor oder die Umwelt- und Energietechnik.
Auch Österreich will die möglichen Chancen der Nanotechnologie für die Umwelt bestmöglich nutzen. Im Idealfall können dadurch Wirtschaft und Umwelt gleichzeitig profitieren.

Und wie geht das konkret?

Nanomaterialien bzw. nanotechnologische Verfahren können helfen, Umweltauswirkungen zu verringern bzw. Energie und Ressourcen einzusparen. Einige Anwendungen sind bereits am Markt, viele stecken jedoch erst in den Kinderschuhen oder sind Zukunftsvisionen.

Einige Anwendungsbeispiele:

  • Nanoporöse Membranen und Filter mit Nanomaterialien werden zur Wasseraufbereitung und -reinigung eingesetzt
  • Bauteile mit Kohlenstoffnanoröhrchen sollen in Zukunft Flugzeuge und Fahrzeuge leichter machen und somit Treibstoff einsparen helfen
  • Nanokeramische Rostschutzbeschichtungen bei Autos können umwelt- und gesundheitsgefährdende Chrom-Lacke ersetzen
  • Neuartige Dämmmaterialien können die Energieeffizienz von Gebäuden verbessern
  • Schmutz- und wasserabweisende Beschichtungen können den Reinigungsaufwand reduzieren
  • Dünne, kratzfeste Lackierungen sind sparsamer im Verbrauch und langlebiger, dadurch könnten Chemikalien eingespart werden
  • Neuartige Solarzellen oder Energiespeicher könnten vielfältig eingesetzt werden und den Energiesektor revolutionieren

"Nano-Pestizide"

Pestizide sind chemische Substanzen, die in der Landwirtschaft als Pflanzenschutzmittel eine bedeutende Rolle bei der Bekämpfung von schädlichen Insekten (Insektizide), Pilzen (Fungizide) oder Unkräutern (Herbizide) spielen. Neueste Forschungen aus dem Bereich der Nanotechnologie haben in den letzten Jahren großes Interesse geweckt, da mit deren Hilfe verbesserte Formulierungen entwickelt werden können. Dabei geht es insbesondere um eine bessere Löslichkeit von an sich schlecht wasserlöslichen Chemikalien, um eine verlangsamte Freisetzung, um den Schutz der aktiven Substanzen vor Zersetzung oder auch um zielgerichtete Wirkstofffreisetzung und um Reduktion der eingesetzten Chemikalienmenge.

Eine einheitliche Definition, was genau unter "Nano-Pestiziden" zu verstehen sei, fehlt derzeit noch. In der wissenschaftlichen Literatur werden darunter auch oft Materialien zusammengefasst, die größer sind als der Nanomaßstab von 1 bis 100 nm, der als Grundlage für eine Definition des Begriffs "Nanomaterial" von der Europäischen Kommission vorgeschlagen und auch bereits in einigen gesetzlichen Bestimmungen verwendet wurde.

Bei den sogenannten "Nano-Pestiziden" handelt es sich zumeist um polymerbasierte Nanoemulsionen, z.B. auf Basis von Polysacchariden oder Polyestern. Auch an Formulierungen auf Basis von Bienenwachs oder Lezithin wird geforscht, da diese Materialien biologisch abbaubar sind. Der Vorteil solcher Nanoemulsionen liegt vor allem darin, dass mit deren Hilfe die Löslichkeit schlecht wasserlöslicher Chemikalien verbessert werden kann und dass zu deren Herstellung eine geringere Menge an Tensiden notwendig ist als für Mikroemulsionen. Auch anorganische Nanopartikel werden für einen Einsatz als Pestizide erforscht. So etwa Siliziumdioxid (Silica), das die Toleranz von Pflanzen gegenüber verschiedenen Stressfaktoren erhöhen kann, oder Titandioxid, dessen antimikrobiellen Eigenschaften seit langem bekannt sind, ebenso wie jene der Metalle Silber und Kupfer.

Ob "Nano-Pestizide" gegenüber herkömmlichen Pestiziden ein erhöhtes Umweltrisiko darstellen, lässt sich aufgrund der derzeit unzureichenden Datenlage nicht beantworten. Untersuchungen zeigen jedoch, dass die Formulierung einen Einfluss auf Verbleib und Verhalten von Pestiziden in der Umwelt haben kann. Alle Pestizide sind jedenfalls giftig, zumindest für die Zielorganismen und somit mit bestimmten Risiken, vor allem für die Umwelt, verbunden. "Nano-Pestizide" sollten jedoch nicht nur hinsichtlich ihrer Risiken betrachtet, sondern auch die möglichen Vorteile nicht außer Acht gelassen werden. Etwa eine erhöhte Wirksamkeit, weniger Anwendungszyklen, Reduktion der Exposition von Nicht-Ziel-Organismen oder der Gefahr von Resistenzbildungen. Für die Abschätzung von Umweltrisiken von "Nano-Pestiziden" empfehlen Expertinnen jedenfalls die Entwicklung von geeigneten Versuchsprotokollen, Untersuchungen zur Bioverfügbarkeit und Beständigkeit sowie die Evaluierung und allenfalls eine Adaptierung von derzeit angewandten Methoden zur Risikoabschätzung.

Da die gesetzlichen Bestimmungen in der EU für eine Genehmigung und Zulassung neuer Pestizide sehr restriktiv sind, ist zu erwarten, dass in Zukunft vor allem solche neuartigen Nanoformulierungen auf den Markt kommen werden, die auf bereits zugelassenen Inhaltsstoffen basieren und demnach jenen sehr ähnlich sein werden, die sich bereits auf dem Markt befinden. Jene Nanomaterialien, von denen bereits bekannt ist, dass sie ein hohes Gesundheits- und Umweltrisiko bei nicht bestätigtem Nutzen bergen, wie z.B. Nanosilber, werden am europäischen Markt kaum Chancen auf Zulassung haben.

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