Universität Hohenheim
Im Rahmen des Seminars Angewandtes Umweltmanagement
Eingereicht am Fachgebiet Umweltmanagement
9. Semester

Nanotechnologie - Was kommt auf uns zu?

von: Patrik Egeler

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung  1

2 Die Nanotechnologie  1

2.1 Definition und Anwendungsgebiete  1
2.2 Die ökonomische Bedeutung 6

3 Nachhaltige Nanotechnologie  6

3.1 Ökologische Nachhaltigkeit 7
3.2 Ökonomische Nachhaltigkeit  7
3.3 Soziale Nachhaltigkeit  8
3.4 Technikgestaltung durch Leitbilder  9

3.4.1 Ressourceneffiziente Nanotechnik  10
3.4.2 Konsistente und eigensichere Nanotechnik  10
3.4.3 Nanobionik 11

4 Nanotechnologische Risiken 12

4.1 Ausgewählte Bereiche eines komplexen Risikofeldes  12
4.1.1 Passive nanotechnische Produkte und die Produkthaftung 12
4.1.2 Aktive nanotechnische Produkte  13

4.2 Strategien eines erfolgreichen Risk - Managements  14

5 Schlussbemerkung 15

Literaturverzeichnis  16

Anhang 19
 

1 Einleitung

Der Mensch hat in seiner relativ kurzen Evolutionsgeschichte die natürliche Welt weitgehend erforscht und verändert. So ist es uns gelungen, nahezu jeden Ort der Erde zu erforschen und mit Hilfe von immer neuen innovativen Technologien, wie z. B. der Elektronik, das Leben zu erleichtern. Wir sind sogar in der Lage, unsere Erde, wenn auch nur kurzzeitig, mit Hilfe der Raumfahrttechnologien zu verlassen. Zudem können wir mit Hilfe der Genbiologie mittlerweile den Menschen selbst besser verstehen und teilweise auch verändern. Eine neue innovative Technologie, die Gegenstand dieser Arbeit ist und enormes Potenzial zu weiteren weit reichenden Veränderungen hat, ist die Nanotechnologie. Mit ihr ist es möglich, Materialien auf atomarer Ebene herzustellen, zu strukturieren und zu verändern. Produkteigenschaften können damit nahezu beliebig verändert und neue winzige Maschinen und Werkstoffe entwickelt werden. Viele Visionen und Zukunftsszenarien werden heute bereits mit dieser Technologie verbunden. Einiges davon wird vermutlich nicht realisiert werden können, aber vieles was vor wenigen Jahrzehnten noch unvorstellbar war, ist heute bereits Realität. Die Forschung in diesem Bereich ist in vollem Gange, denn auch die ökonomische Bedeutung ist groß.

Diese Arbeit befasst sich weniger mit den technischen Elementen der Nanotechnologie, das Hauptaugenmerk liegt in einer Beschreibung der Technologiepotenziale anhand von Beispielen zu ihren Anwendungsmöglichkeiten, sowie ihren Bezug zur Nachhaltigkeit. Gleichzeitig sollen die mit der neuen Technologie verbundenen Risken und möglichen Strategien für ein zukünftiges Risk - Management aufgezeigt werden.

2 Die Nanotechnologie

2.1 Definition und Anwendungsgebiete

Eine international einheitliche Definition der Nanotechnologie ist bisher noch nicht gegeben, daher werden im Folgenden verschiedene Ansätze aufgezeigt¹. Der Begriff Nanotechnologie wurde im Jahr 1974 an der Universität Tokio geprägt von Norio Taniguchi. Ihm zufolge beschreibt die Nanotechnologie als Oberbegriff für das Zusammenwirken verschiedener wissenschaftlicher Teilgebiete, die Herstellung von Materialien in den Größendimensionen eines Nanometers. Die Nanotechnologie ist keine neue Technologie im eigentlichen Sinne, sondern ein Sammelbegriff für eine weite Palette von Technologien, die sich mit Strukturen und Prozessen auf der Nanometerskala befassen. Ein Nanometer (nm) entspricht einem millardstel Meter (10-9 m) und bezeichnet einen Grenzbereich, in dem mehr und mehr quantenphysikalische Effekte eine wichtige Rolle spielen. Das menschliche Haar ist ca. 80.000 nm dick, ein rotes Blutkörperchen ungefähr 7.000 nm groß, ein DNA-Molekül 2 – 2,5 nm und ein Wassermolekül ca. 0,3 nm. Die Nanotechnologie arbeitet damit auf der Ebene von Atomen und komplexen Molekülen. Die Ursprünge dieses Begriffs werden meist auf das Jahr 1959 datiert, in dem Richard Feynman eine Rede am California Institute of Technology (Caltech) mit dem Titel „There´s Plenty of Room at the Bottom“ hielt. Er sprach damals bereits über die gezielte Veränderung einzelner Atome als ein mächtiges neues Instrument in der synthetischen Chemie².

Abbildung 1: Größenskalen [Abbildung in der Downloaddatei vorhanden]

Eric Drexler vom amerikanischen Foresight Nanotech Institute erweiterte den Begriff der Nanotechnologie wie er von Taniguchi geprägt wurde derart, dass er Nanotechnologie als ein Studium von Phänomenen und einer Veränderung von Materialien in atomaren Größenordnungen versteht, mit dem Ziel die Möglichkeiten, die sich in der Welt dieser Größenordnung ergeben, zu verstehen und sich nutzbar zu machen. Nanotechnologie bedeutet für ihn das Formen, charakterisieren, Herstellen und Anwenden von Strukturen und Erfindungen, indem man ihre Gestalt und Größe auf einer nanometrischen Ebene beeinflusst³.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung verwendet folgende Definition: „Nanotechnologie beschreibt die Herstellung, Untersuchung und Anwendung von Strukturen, molekularen Materialien, inneren Grenz- und Oberflächen mit mindestens einer kritischen Dimension oder mit Fertigungstoleranzen (typischerweise) unterhalb 100 Nanometer. Entscheidend ist dabei, dass allein aus der Nanoskaligkeit der Systemkomponenten neue Funktionalitäten und Eigenschaften zur Verbesserung bestehender oder Entwicklung neuer Produkte und Anwendungsoptionen resultieren. Diese neuen Effekte und Möglichkeiten sind überwiegend im Verhältnis von Oberflächen- zu Volumenatomen und im quantenmechanischen Verhalten der Materiebausteine begründet“⁴.

Bedeutsam ist bei der Nanotechnologie, dass hier traditionell getrennte Wissenschaftsgebiete beginnen, sich miteinander zu vermischen. Die Forschung im Nanometerbereich bringt eine Konvergenz von Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften und Biologie mit sich⁵.

[...]

1 Vgl. BMBF (2004), S. 15.

2 Vgl. Allianz (2005), S. 6.

3 Vgl. Allianz (2005), S. 6.

4 BMBF (2004a), S. 7.

5 Vgl. Fleischer; Grunwald (2005), S. 137.