Experiment mit offenem Ausgang

Die neue Nanotech-Debatte Die Glaubwürdigkeit beider Seiten steht auf dem Spiel

Im Freitag vom 1. August 2003 hatte die Basler Biochemikerin und prominente Gentech-Kritikerin Florianne Koechlin den neuen Forschungsbereich Nanotechnologie vorgestellt. In einem Interview machte der britische Umweltaktivist Jim Thomas auf die Gefahren der Nanotechnologie aufmerksam und forderte ein Forschungsmoratorium. Wird die Nanotechnologie-Debatte nun in einem ähnlichen rhetorischen Grabenkrieg landen wie sich einst Befürworter und Kritiker der Gentechnologie in einen Stellungskrieg verkeilten? Der Physiker Niels Boeing plädiert für einen differenzierteren Umgang mit der neuen Technologie.

Es geht los. Über dem nächsten Wunderkind der Technik braut sich ein Sturm zusammen. "Umweltaktivisten, die der Biotechnik-Industrie wegen gentechnisch veränderten Saatguts eine blutige Nase verpasst haben, fassen nun mit frischen Kräften die Nanotechnik als nächstes Ziel ins Auge", warnt das renommierte britische Wissenschaftsmagazin Nature. Gemeint ist vor allem die Action Group on Environment, Technology and Concentration, kurz: ETC Group, aus dem kanadischen Winnipeg.

Die hatte vor einem Jahr ein Pamphlet mit dem Titel No Small Matter: The Case for a Global Moratorium vorgelegt. Darin forderten die Kanadier, bis dahin eigentlich als hartnäckiger Widersacher des Saatgutriesen Monsanto in Erscheinung getreten, einen vorübergehenden Stopp jeglicher nanotechnischen Forschung - also an Objekten, die kleiner als 100 Milliardstel Meter sind. Dazu gehören Atome, Moleküle und winzige Teilchen aus Metallen oder Halbleitern. Begründung: Die möglichen Gefahren derartiger Nanopartikel seien nicht ausreichend erforscht. "Zuerst und dringend braucht es ein Moratorium. Das muss nicht sehr lange dauern, doch die Wissenschaftsgemeinde muss sich erst einmal einig werden, wie Nanotech im Labor gehandhabt werden soll", bekräftigte ETC-Mitglied Jim Thomas kürzlich im Freitag noch einmal die Forderung.

Was anfangs vielleicht wie eine Ablenkung müde gewordener Gentechnik-Kritiker wirkte, wächst sich zu einer ernsthaften Gegenbewegung aus. Auch Greenpeace (genauer: die britische Sektion) legte Ende Juli einen eigenen Report zu dem neuen Gebiet vor mit dem Titel Future Technologies, Today´s Choices. Und beim EU-Parlament haben ETC, Greenpeace und Gene Watch UK bereits ein Hearing zur Thematik veranstaltet. Das ist zweifellos eine gute Nachricht. Denn damit wird die Nanotechnik-Debatte, die vor drei Jahren mit einem düsteren Essay von Bill Joy, dem Chef-Entwickler von Sun Microsystems, begonnen hatte, vom Kopf auf die Füße gestellt. Endlich wird nicht mehr über Science Fiction wie Nanoroboter gestritten, sondern über die realen nanotechnischen Anwendungen. Die schlechte Nachricht: So klar, wie die ETC Group insinuiert, ist der Fall nicht, und die Nanotechnik-Szene, speziell in Deutschland, ist unvorbereitet, während die Kritiker schon einmal mediale Geschütze auffahren. Gute Voraussetzungen, dass auch diese Debatte im rhetorischen Grabenkrieg enden wird.

Fluch und Segen der Nanopartikel

Zwar wissen die Forscher recht gut, was man mit Nanoteilchen alles machen will, aber wenig darüber, welche Effekte diese in freier Wildbahn haben könnten. "Wir mussten erstaunt feststellen, dass es in einem Forschungsgebiet, das 12.000 Zitate pro Jahr vorweisen kann, weder Modelle zur Risikobewertung noch toxikologische Studien zu synthetischen Nanomaterialien gab", sagt Vicki Colvin über den Start von CBEN, dem Center for Biological and Environmental Nanotechnology an der Rice University in Houston, vor zwei Jahren. CBEN ist inzwischen zu einer der führenden Forschungseinrichtungen für Nanorisiken geworden.

Eine Studie des Johnson Space Centers der Nasa konstatierte unlängst bei Mäusen Schäden in Lunge und Darm, nachdem man diese Nanotubes in der Luft ausgesetzt hatte. "Ist dies das neue Asbest?" fragt Mark Wiesner vom CBEN, der sich mit den Röhrchen beschäftigt. In der Tat ähneln sich beide Materialien darin, dass es sich um lange, dünne Fasern handelt.

"Als wir 1994 die These präsentierten, dass ultrafeine Teilchen unter 100 Nanometer Durchmesser zu gesundheitlichen Schäden führen könnten, wurde das mit freundlicher Skepsis bis hin zu rigider Ablehnung aufgenommen", sagt Günter Oberdörster. Der Toxikologe an der Universität Rochester im US-Bundesstaat New York erforscht seit über 30 Jahren die Wirkungen kleinster Partikel. Zusammen mit anderen Toxikologen hat er in Rattenversuchen gezeigt, das ultrafeine Teilchen aus der Lunge in die Leber gelangen.

Sein Kollege Paul Borm vom Düsseldorfer Institut für Umweltmedizin verweist darauf, dass selbst "chemisch passive Materialien reaktiv werden, wenn man sie kleiner macht." Titandioxid, das in vielen Sonnencremes als UV-Blocker vorkommt, ist ein Beispiel: Versuche hätten gezeigt, dass 20 Nanometer große TiO2-Teilchen zu Entzündungen in Rattenlungen führten, während die selbe Menge von 250 Nanometer großem TiO2 keinen Effekt gehabt habe, so Borm.

1:0 für Umweltaktivisten?

Klarer Fall? Nicht ganz. Bei den weithin beachteten Nanotube-Versuchen der Nasa habe man den Ratten eine "irrsinnig hohe Dosis" verabreicht, räumt Oberdörster ein. Auch habe man in verschiedenen Versuchen feststellen können, dass sich anfängliche Schädigungen aufgrund hoher Konzentrationen nach einiger Zeit wieder zurückbilden. Die große Frage sei aber: "Wie kommen Nanopartikel überhaupt in die Luft?"

Bislang werden Kleinstteilchen von führenden Herstellern wie dem Institut für Neue Materialien in Saarbrücken (INM, www. inm-gmbh.de) bei Nanowerkstoffen in einen Träger oder eine Flüssigkeit eingebettet. "Trockene Verarbeitung von Nanopartikeln ist riskant und führt bei neuen Werkstoffen auch kaum zum Ziel. Das INM hat sich deshalb von Anfang an für nasschemische Nanotechnik entschieden", sagt INM-Sprecher Franz Frisch.

Das ebenfalls vielzitierte Titaniumdioxid in Sonnencremes lässt sich kaum inhalieren. Wie sieht es mit einer Kontaminierung über die Haut aus? "Wir haben umfangreiche Untersuchungen mit Hilfe der Elektronenmikroskopie gemacht, die zeigen, dass diese Nanopartikel nicht in die Haut eindringen", versichert Ulrich Hintze, Leiter der analytischen Forschung bei Beiersdorf, das entsprechende Lotionen produziert. Diese und andere Forschungsergebnisse haben das zuständige wissenschaftliche Komitee der Europäischen Kommission veranlasst - analog zur Food and Drug Administration in den USA - Titandioxid als UV-Filtersubstanz offiziell zuzulassen, so Hintze.

Günther Oberdörster hält nichts von der These, Wissenschaftler würden das Problem auf die leichte Schulter nehmen. "Es wird nicht wie wild drauf los geforscht. Mein Eindruck von Fachkongressen ist, dass sich die Ingenieure sehr dafür interessieren, wie toxisch Nanopartikel sind." Da ist es vielleicht kein Zufall, dass Oberdörster von der ETC Group nur einmal am Rande erwähnt wird. Hat er die richtigen Argumente, aber die falsche Schlussfolgerung? Denn für ein Moratorium kann er sich nicht begeistern.

Unbegrenzter Nano-Kosmos

Die Nanotechnik ist, gemessen an öffentlichen Forschungsgeldern, sicherlich "the next big thing" nach Internet und Biotechnik. Rund zwei Milliarden Euro geben Regierungen dieses Jahr weltweit dafür aus. Schaut man sich die Paper der ETC Group an, kann man sich des Eindrucks nicht erwehren: Wo so viel Geld im Spiel ist, drängen nicht nur Investoren hin - auch NGOs mögen da nicht abseits stehen. Um etwas auf die Tube zu drücken, hat die ETC Group die Nanotechnik nämlich flugs in "Atomtechnology" umgetauft. Das klingt ganz vertraut nach Gefahr - muss man da nicht einen Riegel vorschieben?

Man kann ihn nicht vorschieben. Nanotechnik ist, im Unterschied zu Computertechnik oder selbst Biotechnik, nicht nur ein neuer "Zweig der Technik". Es ist eine konsequente Fortsetzung der seit langem fortschreitenden Miniaturisierung und zugleich ein Vorstoß in den Nanokosmos, an dem sämtliche naturwissenschaftlichen Disziplinen teilnehmen. Ein Moratorium aufgrund der ultrafeinen Teilchen, die die chemische Nanofraktion im Labor erzeugt, träfe auch Physiker, die mit neuartigen Mikroskopen Oberflächen erkunden, Halbleitertechniker, die neue Transistoren entwerfen, oder Biologen, die die Proteinnetzwerke in Zellen erkunden. All das ist auch Nanotechnik.

Streng genommen müsste man für die Dauer des Moratoriums sogar den Autoverkehr stoppen. Denn dank verbesserter Verbrennungstechnik erzeugen Motoren heute zwar in der Masse weniger Ruß, diesen aber zu einem guten Teil als ultrafeine Teilchen. Die werden bislang von keinem Filter zurückgehalten, ein Aspekt, der in der jüngsten Dieselrußdebatte unterging. "Vielleicht gab es schon vor 20 Jahren ultrafeine Partikel im Ruß, die aber auf der Oberfläche von größeren Teilchen saßen und deshalb nicht bemerkt wurden", sagt Paul Borm.

So besehen umweht die Kampagne ein Hauch des Brent-Spar-"Skandals", in dem Greenpeace Mitte der Neunziger mit voreiligen Verdächtigungen seine Glaubwürdigkeit lädierte. Forschung und Industrie laufen derzeit umgekehrt Gefahr, ebenso reflexhaft zu reagieren - entweder mit unangebrachtem Sarkasmus oder - in Europa - mit Nichtbeachtung, so geschehen auf der ersten Nanotechnikmesse Nanofair in St. Gallen vor zwei Wochen. Nur Mihail Roco von der US-amerikanischen National Nanotechnology Initiative ging überhaupt auf die ETC Group ein: "Sie helfen uns, aufmerksamer zu werden. Leider greifen sie nicht die richtigen Themen auf." Was diese sein könnten, vergaß er allerdings zu erwähnen.

Die neue Debatte wird der hiesigen Nanocommunity nicht erspart bleiben. Anfang August schloss das Büro für Technikfolgenabschätzung beim Deutschen Bundestag den ersten deutschen Bericht über die Potenziale und Folgen der Nanotechnik ab. Im Oktober wird er im Bundestagsauschuss für Bildung und Forschung diskutiert. "Wir halten es für dringend erforderlich, die Forschung in die Gesundheits- und Umweltfolgen von Nanotechnik zu intensivieren", empfiehlt Herbert Paschen, der Gründer des Büros und Leiter der Studie. "Die Debatte um Nanopartikel wird jetzt in Gang kommen." Noch können beide Seiten dafür sorgen, dass es kein rhetorischer Grabenkrieg wird.


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Was ist Nanotechnik?


Es geht um die Manipulation von Materie mit Strukturen zwischen 1 und 100 Nanometern Größe (80.000 mal kleiner als ein Haar). Dabei werden physikalische Effekte ausgenutzt, die weder im Mikro- noch im Makrokosmos auftreten. Das Ziel ist, aus kleinsten Partikeln Materialien und Strukturen mit neuen Eigenschaften zu entwickeln. Physik, Chemie und Biologie arbeiten gleichermaßen an dem neuen Technikgebiet, dessen Anwendungen von Medizin bis Informationstechnologie reichen. Den Begriff Nanotechnik kreierte 1974 der Japaner Norio Taniguchi.

Welche Anwendungen gibt es?


Am weitesten fortgeschritten ist die nanotechnische Entwicklung neuer Werkstoffe. Das sind zum Beispiel Beschichtungen, die kratzfest, antibakteriell, wasser- oder schmutzabweisend sind. Die Computerindustrie will noch kleinere Schaltkreise für künftige Chips bauen. Mit Hilfe von Nanotechnologie haben IBM-Wissenschaftler bereits eine Speicherdichte von einer Billion Bits (1 TBit) pro Quadratzoll erreicht. Die Medizin will Nanotechnik für neue Diagnoseverfahren und Therapien nutzen, denn die Nanopartikel können problemlos direkt in die Körperzellen einsickern. Aber auch an hauchdünnen Solarzellen wird intensiv geforscht.

Wie wirken Nanopartikel?


Das lässt sich am Beispiel von Metallen als Katalysatoren zeigen: Teilchen mit wenigen Nanometern Durchmesser haben eine Gesamtoberfläche von vielleicht 50 Quadratmetern pro Gramm, bei herkömmlichen mikrometergroßen Teilchen addiert sich die Oberfläche nur auf ein Zehntel dessen. Je größer aber die Oberfläche, desto effizienter die chemische Wirkung. Die Quantenpunktlaser, ein Produkt der Nanotechnik, gewinnen in der Halbleiterindustrie an Bedeutung. Mit Quantenpunktlasern, die Bilder von hoher Qualität ermöglichen, soll in Zukunft das Fernsehen revolutioniert werden.
00:00 26.09.2003

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