Im Bereich der Nano-Technologie gibt es immer mehr Vorstöße auch in ungewöhnliche Anwendungsbereiche hinein. Papier, Textilien und Nano-Magnete mit zusätzlichen Eigenschaften bieten auf der einen Seite Vorteile – doch was passiert mit all diesen Materialien, die Nanopartikel enthalten, wenn sie nicht mehr benötigt werden oder ihren Zweck erfüllt haben? Sie landen entweder auf der Deponie oder in der Müllverbrennungsanlage. Was geschieht dann mit den Nanoteilchen? Welche Langzeitfolgen entstehen, wenn sie ins Grundwasser oder in die Abluft entweichen?
Papier mit zusätzlichen Eigenschaften
Italienische Wissenschaftler haben einen Weg entdeckt, um Papier mit Nanopartikeln zu bestücken. Im Unterschied zu herkömmlichen Beschichtungen hüllen die Nanoteilchen die Papierfasern vollständig ein und haften nicht nur an der Papieroberfläche. Dabei werden einzelnen Zellstoffmoleküle mit Nanopartikeln zu einem Polymer verbunden und anschließend in einer Flüssigkeit aufgelöst. Die Polymermatrix eignet sich grundsätzlich für alle gewebten Textilmaterialien. Anwendungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise in der Lebensmittelindustrie. Hier könnten Verpackungsmaterialien auf Papierbasis mit Silberpartikeln aufgewertet werden, um einen anti-bakteriellen Zellstoff zu erhalten. Das Nano-Papier könnte durch Eisenoxid-Nano-Partikel auch mit magnetischen Eigenschaften ausgestattet werden. Auch leuchtendes (fluoreszierendes) und wasserfestes Papier ist denkbar. Das Papier bleibt weiterhin bedruckbar.
Kleidungsstücke mit integriertem Insektenschutzmittel zur Malaria-Prävention
In Kenia arbeiten Forscher an der Entwicklung von Insektenschutzmitteln, die über Nanopartikel in Textilien eingearbeitet werden. Jährlich infizieren sich zwischen 300 und 500 Millionen Menschen mit Malaria. 90 Prozent der weltweiten Malaria-Infektionen erfolgen in Afrika. Insbesondere Kenia und Nigeria sind aus klimatischen Gründen besonders stark betroffen. Doch das Gefahrenpotential, das von Malaria ausgeht, wird von der Bevölkerung oft nicht ausreichend hoch eingeschätzt. So hat die Malaria vielerorts den Stellenwert einer Erkältung. Doch insbesondere Kinder unter fünf Jahren sind durch Malaria stark gefährdet. Aktuell ist das gängigste Schutzmittel gegen Malariastiche das Moskitonetz. Die Abwehreffizienz von mit Insektenmittel behandelten Moskitonetzen lässt nach etwa sechs Monaten nach. Das neue Mittel vereint organische und metallische Moleküle, die in das Netz eingearbeitet werden. Das Insektenschutzmittel auf Nano-Ebene soll eine längere Schutzwirkung habe. Die Wissenschaftler arbeiten an einer Weiterentwicklung, so dass das Material zukünftig auf Licht- und Temperaturschwankungen reagieren könnte. Eine Anwendungsmöglichkeit wären dann Bettbezüge, die ihren Wirkstoff in der Nacht freisetzen, wenn die Stechmücken besonders aktiv sind.
Nano-Magnete in der Elektronik
Das Bakterium Magnetospirillum magneticum lebt in Seen und Teichen und ernährt sich von Eisen. Es setzt das Eisen zu Mangetit-Fragmenten um, die sich im Innern des Bakteriums wie ein Kompass in Nord-Süd-Richtung ausrichten. Das Mineral Magnetit ist ein starkes, magnetisches, kristallines Material. Wissenschaftler der University of Leeds haben das für diesen Prozess zuständige Protein gefunden. Das Bakterien-Protein kann zur Produktion von Nano-Magneten verwendet werden, um noch kleinere Elektronikgeräte, wie schnellere und größere Festplatten, herzustellen. Auch die Entwicklung von minimalen, medizinischen Geräten könnte ein Thema für die Zukunft sein.
Nano-Solarzellen
Nanopartikel als Spray für Fenster, Dachziegel oder Gebäudefronten könnten die Zukunft der Solartechnik sein. Die Nano-Solarzellen bestehen aus winzigen Partikeln aus Strahlung absorbierenden Materialien, wie Kupfer, Indium, Gallium und Selenid. Zusammen mit Lösungsmitteln entstehen Nanokristalle, die in Form eines Sprays leicht auf alle möglichen Materialien, wie Glas, Plastik oder auch Gewebestoffe aufgetragen werden können. Ergänzt man die mit Nano-Spray behandelten Flächen durch Metallkontakte (Elektroden), so wird eine elektrische Spannung erzeugt. Die Solarforscher besprühen unter anderem dünne, flexible Folien. Gleichzeitig arbeiten Wissenschaftler an Nano-Sprays, die direkt auf beispielsweise Fenster aufgetragen werden können. Eine solche Beschichtung von Fensterscheiben würde lediglich eine leichte Tönung der Schreiben bewirken. Bislang liegt die Effizient der Nano-Solarzellen jedoch noch deutlich unter der von herkömmlichen Solarzellen auf Basis von Silizium. So erreichen Solarzellen aus Nanokristallen einen Effizienzgrad von etwa drei Prozent, während herkömmliche Solarzellen einen Wert von rund 30 Prozent erreichen.
Nano-Partikel sind biologisch nicht abbaubar
So innovativ und zukunftsweisend all diese neuen Anwendungsmöglichkeiten sind, stellt sich doch die Frage, was geschieht mit den Nano-Partikeln in Elektronik, Baustoffen, Farben, Textilien, Kosmetika und anderen Produkten nachdem diese ihren Nutzwert verlieren? Ein entweichen der Nano-Partikel in die Luft oder das Grundwasser könnte unabsehbare Folgen nach sich ziehen. Einige Forscher fordern deshalb abbaubare Nanoprodukte, um Probleme wie sie von beispielsweise Asbestmaterialien bekannt sind, vorzubeugen. Heute ist noch sehr wenig über die Eigenschaften und Langzeitwirkung von Nanomaterialien bekannt. Die Wissenschaftler haben biologisch nicht abbaubare Nanopartikel in Tests an den Anlagenteilen einer Müllverbrennungsanlage und in den Rückständen nachgewiesen. Es muss nun sichergestellt sein, das diese Rückstände nicht in den Wasser- oder Nahrungskreislauf eindringen können.
Quellen:
- Pressetext: Nano-Technologie macht Papier magnetisch, 20.04.2012
- Pressetext: Nanotechnik schützt vor Malaria-Infektion, 14.05.2012
- Pressetext: Bakterien-Protein produziert Nano-Magnet, 08.05.2012
- Pressetext: Solarzellen der Zukunft werden aufgesprayt - Nanotechnik macht Glas, Plastik oder Gewebe zu Sonnenkollektoren, 18.02.2011
- Pressetext: Spray-Solarzellen: Stromerzeugung am Fenster, 14.08.2010
- Pressetext: Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen, 23.05.2012