Sie gelten als neue Wunderteilchen, die nahezu überall eingesetzt werden können. Sie geben Lacken, Kunststoffen, Textilien oder Kosmetika ganz neue Eigenschaften. So sorgen sie etwa dafür, dass Oberflächen sich selbst reinigen, Puderzucker nicht klumpt oder Zahnfüllungen besonders haltbar sind. Es gibt bereits Tierversuche mit Nanoschwämmen, die Giftstoffe aus dem Blut saugen, oder mit Nanoteilchen, die Wirkstoffe zielgenau im Körper platzieren.

Doch wo besonders gute Effekte erzielt werden, sind oft auch die Risiken besonders groß. Seit dem Jahre 2007 untersuchen Wissenschaftler in fünf Ressortforschungseinrichtungen des Bundes, welche Auswirkungen Nanomaterialien auf Mensch und Umwelt haben. Am Dienstag zogen sie in Berlin die erste Bilanz. Sie ist durchaus besorgniserregend.

„Je größer die Insel des Wissens, desto länger die Küste des Zweifels“, sagt Rolf Packroff von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. Nanomaterialien werden mit großen Heilsversprechen angepriesen. Herkömmliche Stoffe wie Kohlenstoff bekommen in ihrer Zwergenform ganz neue Eigenschaften. So verstärken winzige Kohlenstofffasern Autoteile und sorgen bei Eishockeyschlägern für ein Drittel weniger Brüche. In Sonnencremes sind die hohen Lichtschutzfaktoren nur durch Nanoteilchen möglich. Sie legen einen feinen Film auf die Haut. Auch an Hausfassaden sollen Schmutz und Graffiti einfach abperlen.

Das Problem mit den Nanomaterialien ist, dass sie so schwer zu fassen sind. Zum einen wegen ihrer unvorstellbaren Winzigkeit: 1 bis 100 Nanometer (Im Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 50 000 Nanometer dick. Zum anderen liegt es an ihrer Vielgestaltigkeit. Sie können annähernd rund sein aber auch Röhrchen, Schrauben, Hütchen, Spiralen oder Ringe bilden. Und mit jeder Form und jedem Material verändern sich ihre Eigenschaften.

Heute ist bereits nachgewiesen, dass Nanoteilchen aus der Luft eingeatmet werden und dabei nicht nur wie Staub in der Lunge landen, sondern es von dort in alle inneren Organe und sogar das Gehirn schaffen können. Wie sie dort wirken, ist noch nicht sicher geklärt. Insbesondere starre Fasern, wie zum Beispiel Kohlenstoffnanoröhrchen, verursachen in Rattenlungen Entzündungen oder sogar Krebs, ähnlich wie Asbestfasern. Das ist vor allem auf ihre physikalische Wirkung zurückzuführen, weil sie in der Zelle wie ein Splitter im Fleisch stecken.

Weil die Oberfläche der Nanoteilchen so riesig ist, gemessen an ihrer Größe, reagieren sie stärker mit der Umgebung, das macht auch Stoffe giftig, die es sonst nicht sind. Verantwortungsbewusste Hersteller meiden inzwischen Nanoröhrchen und sogenannte Fullerene, fußballartige Teilchen, die ebenfalls im Tierversuch schädlich waren.

Bereits 1300 Produkte im Regal

Die Forscher haben mittlerweile Voraussetzungen geschaffen, Nanoteilchen überhaupt sichtbar zu machen und auch einzeln darzustellen. Denn diese lassen sich nicht so einfach unters Mikroskop legen. In einer Flüssigkeit ballen sie sich zusammen. Will man sehen, ob sie in Zellen eindringen, müssen sie radioaktiv markiert werden, um sie wiederzufinden. Oft sind verschiedene teure Verfahren zu kombinieren. Mittels genormter Referenzmaterialien können die Forscher mittlerweile an Industriearbeitsplätzen messen, ob und wohin Nanopartikel bei der Produktion entweichen.

Die Forscher gehen davon aus, dass Nanobeschichtungen, zum Beispiel im Autolack oder auf Computerteilen, kaum ein Risiko für den Verbraucher darstellen, da sie fest eingebunden sind. Abgase aus Laserdruckern dagegen können sich in der Raumluft verteilen. Und in den Regalen stehen bereits etwa 1300 Produkte, die in irgendeiner Form Nanopartikel enthalten.

Verbraucherschützer wollen endlich dafür eine Kennzeichnungspflicht sowie ein Produktregister, damit man sich informieren kann, welche Formen von Nanopartikeln enthalten sind. Denn auch nicht klumpendes Salz oder gleichmäßig flüssiges Ketchup verdanken wir Nanoteilchen. „Ob diese unseren Körper einfach passieren, oder zum Beispiel durch die Darmwand in den Körper eindringen, untersuchen wir derzeit“, sagt Astrid Epp von der Bundesanstalt für Risikobewertung.

Weiter erforscht werden muss auch, wohin die Nanoteilchen in der Umwelt wandern. Hersteller rüsten Socken und andere Textilien mit Nanosilber aus, damit sie nicht so schnell riechen. Doch diese Teilchen landen beim Waschen in der Kanalisation. Das Umweltbundesamt wies nach, dass 95 Prozent davon im Klärschlamm hängenbleiben, also nicht in die Flüsse wandern. „Aber der Klärschlamm wird auf Äcker verteilt, und was das Nanosilber dort bewirkt, muss noch erforscht werden“, beschrieb Petra Apel ein laufendes Projekt des Umweltbundesamtes. Bei Wasserorganismen wie Algen und Fischen sind schädliche Wirkung von Nanopartikeln in Studien nachgewiesen.

Lücke bei der Zulassung

Die Physiker der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt untersuchen, was mit Nanopartikeln im Laufe der Zeit passiert: Werden sie aus Oberflächen von Kunststoffen ausgewaschen? Was passiert im Recycling oder der Müllverbrennung? Angesichts all dieser ungeklärten Probleme bleibt die beunruhigende Feststellung im Bilanzbericht, dass eine „große Kluft zwischen Technologieentwicklung und Sicherheitsforschung“ besteht, die Risiken für Mensch und Umwelt nicht ausschließen kann.

In erster Linie sind die Hersteller verpflichtet, die Ungefährlichkeit ihrer Materialien abzusichern. Sie müssen alle Untersuchungen durchführen und bezahlen, die für die Zulassung ihrer Stoffe nötig sind, schreibt die Chemikalienverordnung der EU vor. Für Nanomaterialien greift diese Verordnung aber meist nicht.

Zum einen, weil sie erst ab einer Menge von einer Tonne pro Jahr gilt, die Hersteller von Nanopartikeln kaum erreichen. Zum anderen, weil die Nanopartikel aus bereits zugelassenen Stoffen wie Kohlenstoff, Siliziumdioxid oder Titandioxid bestehen. Ihre ganz anderen Eigenschaften erhalten sie erst durch die Nanogröße der Teilchen. Sie sind physikalischer Natur und werden nicht berücksichtigt.