Die Nanoteilchen sind längst unter uns. In Socken. In Akkus und Handys. In Sonnencrèmes. In Stofftieren und Kühlschränken. In Reinigungsmitteln. In Pneus und Kosmetika. Und zunehmend auch in Lebensmitteln.
Doch das ist nur der Anfang. Kaum bemerkt, hat eine Revolution begonnen. Staaten setzen Scharen von Physikern, Chemikerinnen, Biologinnen und Ingenieuren in Bewegung. Unternehmen investieren Milliarden in Nanotechnologien. Nano wird die dominierende Technik des 21. Jahrhunderts.

Was ist Nanotechnik? Es geht um Teilchen zwischen 1 und 100 Nanometern. Ein Nanometer ist 1 Millionstel Millimeter. Illustration: Das kugelförmige Kohlenstoffmolekül C60 mit 1 Nanometer Durchmesser ist im Vergleich zu einem Golfball genauso winzig wie der Golfball im Vergleich zur Erdkugel.
Diese Teilchen sind Atome und Moleküle, Gene, Proteine und andere Zellbausteine. Unwissentlich wurden sie schon früher genutzt. Sie gaben etwa Kirchenfenstern ihre Farben und dem Stahl der Schwerter seine Härte.
Neu an heutigen Nanotechnologien ist, dass sie Nanoteilchen nicht mehr zufällig verändern und nutzen, sondern ganz gezielt. Dies geschieht durch neue Werkzeuge. Mit ihnen lassen sich Atome einzeln abbilden und verschieben. Dazu gehört das 1981 am IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon ZH erfundene Rastertunnelmikroskop. Es gilt als der Beginn der Nanotechnologie.

Warum ist Nano anders? Damit lässt sich einiges anfangen. Schmuggelt man Nano-Silberteilchen in Socken oder Kleider, töten sie die Bakterien ab, durch die Schweissgeruch entsteht. Durch Nanotechnologien lassen sich besonders dünne und biegsame Solarzellen bauen. Oder Oberflächen so behandeln, dass sie selbstreinigend, wasserabweisend und hitzefest werden.
Das scheint erst einmal ungefährlich und vielversprechend.
Unter 100 Nanometern Grösse können bei Stoffen überraschende Eigenschaften und Effekte auftreten. Aluminium etwa ist harmlos, wenn es als gröberes Pulver vorliegt. Aluminium-Nanoteilchen aber sind hochexplosiv. So wird aus einem trägen Werkstoff durch die Nanogrösse ein sehr reaktiver. Was völlig unerwartete Anwendungen möglich macht.
Dafür sorgt auch eine andere Eigenschaft des Kleinen: die Vergrösserung der Oberfläche. Die Oberfläche von 50 Kilogramm Quarzpulver aus Nanokörnchen ist 100 000 Mal grösser als die Oberfläche derselben Menge in Form von millimetergrossen Körnern. Das ist nützlich, wenn man etwa mit möglichst wenig Material lichtabweisende Stoffe oder Katalysatoren herstellen will.

Die Revolution der Produktion Solche Nanoeigenschaften machen nicht nur Ketchup geschmeidig. Sie beflügeln auch die Phantasie der Investoren. Die Möglichkeiten scheinen unbegrenzt.
Weil Nanoteilchen klein genug sind, um in Körperzellen zu gelangen, sollen sie in der Medizin als «Fähren» dienen, die Medikamente zielgenau in die erkrankte Zellen bringen. Also etwa Krebszellen unschädlich machen. Computerhersteller planen staubkorngrosse Rechner. Und Labors tüfteln an Nanorobotern, synthetischen Mikroorganismen, Nanoenergiesystemen …
Gerd Binnig wurde für die Erfindung des Rastertunnelmikroskops mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Er notierte 2004: «Der Mensch ist in diesem Moment Zeitzeuge und Gestalter einer zweiten Genesis, einer grundlegend neuen Evolution materieller Strukturen.»
Anders gesagt: die Neuschöpfung der Welt durch den Menschen. Die Möglichkeiten sind immens. Aber ebenso gilt: maximales Unheil ist möglich.

Wo liegen die Risiken? Manche sehen schon eine Epoche aufziehen, in der Nanoroboter ausgesandt werden, um Gene zu manipulieren. Oder in der Schwärme unsichtbarer Nanopolizisten jede unserer Regungen überwachen. Doch reale Risiken gibt es schon hier und heute. Für jene, die mit Nanomaterialien arbeiten müssen. Und für uns alle, die Produkte konsumieren, in denen Nanomaterialien stecken.
Das Grundproblem ist: Nanotechnologien werden heute eingesetzt, bevor ihre Gefahren für Mensch und Umwelt abgeklärt sind. Eigentlich müsste uns das die Erfahrung mit der Industriekatastrophe Asbest verbieten.
So sehen viele Wissenschafter etwa den Einsatz der Kohlenstoff-Nanoröhren sehr kritisch. Sie haben nicht nur von der Form her eine gewisse Ähnlichkeit mit Asbest. Sie zeigen, je nach Länge und Stärke, auch eine vergleichbare Giftigkeit für den Menschen.
Weil die einzelnen Nanotechnologien aber sehr unterschiedlich sind, ist das Gefährdungspotential nicht einheitlich. Das Risiko, das von ihnen ausgeht, hängt davon ab, inwiefern Menschen und andere Lebewesen mit den Nanokomponenten in Kontakt kommen: ob sie diese also verschlucken, einatmen oder über die Haut aufnehmen können.
In vielen heutigen Nanoprodukten sind die Nanoteilchen fest in eine Trägersubstanz eingebettet. Das ist bei den Oberflächenbeschichtungen der Fall, aber auch bei zusammengesetzten Kunststoffen etwa für Tennisschläger. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Nanoteilchen aus diesen herauslösen, wird als sehr gering eingestuft. Unklar ist allerdings, was mit ihnen nach einer Entsorgung passiert: Lösen sie sich ab, und gelangen sie dann in den Boden oder ins Grundwasser? Darüber gibt es bis heute kaum gesicherte Erkenntnisse.
US-Studien zeigen, dass sich etwa die Silberteilchen in Kleidung schnell auswaschen. Sie können über das Abwasser in Kläranlagen gelangen und dort Bakterien abtöten, die zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden.

Was tun die Teilchen im Körper? Als weit problematischer erweist sich die zweite Kategorie. Sie umfasst entweder Nanoteilchen, die nur schwach in eine Anwendung eingebunden sind und sich herauslösen können. Oder sie werden sogar – wie in der Medizin oder der Lebensmitteltechnik – ganz bewusst in den menschlichen Körper eingeschleust. Eine dritte Möglichkeit sind Nanoteilchen, die während der Herstellung unbeabsichtigt in die Luft gelangen und als Schwebeteilchen eingeatmet werden.
Kommen Nanoteilchen in den Körper, können sie sich im Gewebe verschiedener Organe anreichern. Eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen Teilchen und Zellen ist dann nicht auszuschliessen. Mediziner gehen davon aus, dass Nanoteilchen durch Kontakt mit der Zelloberfläche oder auch direkt in der Zelle die chemischen Zellprozesse durcheinanderbringen oder sogar das Erbgut verändern können. Berner Forscher haben Nanoteilchen in Zellen nachgewiesen. Dies wiederum könnte dazu führen, dass Eiweissmoleküle gebildet werden, die Entzündungen im Gewebe auslösen. Entsprechende Reaktionen haben Forscher in Tierversuchen beobachtet. Weil diese bislang – auch mangels internationaler Standards – nicht systematisch durchgeführt wurden, lassen sich die Ergebnisse aber noch nicht verallgemeinern.
Untersuchungen in den vergangenen drei Jahren haben gezeigt, dass die Giftigkeit von Nanopartikeln nicht leicht vorausberechnet werden kann. Sie hängt von mehreren Faktoren ab, die alle überprüft werden müssen: >von der Form der Teilchen,
>von möglichen Verunreinigungen durch Fremdatome bei der Herstellung,
>vom Zusammenwirken mit anderen Stoffen. So wirken im Nanobereich Wolframcarbid-Partikeln deutlich toxischer, wenn sie mit Kobalt auftreten.

Dringend: Arbeitsschutz Besondere Aufmerksamkeit muss deshalb dem Arbeitsschutz gelten: Für alle, die an der Herstellung gerade von losen Nanoteilchen beteiligt sind, müssen Vorkehrungen getroffen werden, damit sie diese unsichtbaren und gefährlichen Partikeln nicht einatmen müssen. Auch darum wird Nanotechnik heute ein Kernthema für Gewerkschaften wie die Unia.


Nanoprodukteliste: www.nanotechproject.org/inventories/consumer

Die Nano-Seite von work-Autor Niels Boeing: www.bitfaction.com/nano/index.html

Informativ und anschaulich: www.nanoreisen.de

Europäischer Gewerkschaftsbund (engl./ franz.): www.etui.org/Topics/Health-Safety/ Nanotechnologies

Die Empa, ein führendes Forschungslabor: www.empa.ch

IBM-Forschungslabor Rüschlikon: www.zurich.ibm.com

Nanokritiker (engl.): www.etcgroup.org/en/ issues/nanotechnology

Schweizer Zentrum für Technologiefolgenabschätzung: www.ta-swiss.ch

Nationales Forschungsprogramm «Chancen und Risiken von Nanomaterialien»: www.nfp64.ch

work, 25.08.2011