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Belastungen der Umwelt durch Nano

Auf unterschiedliche Weise können Nanomaterialien aus Alltagsprodukten austreten und direkt oder indirekt in die Umwelt geraten. Über Abwässer geraten sie in Flüsse und Seen sowie in unser Grundwasser. Auch wenn Produkte, in denen Stoffe in Nanogröße verarbeitet worden sind, weggeworfen werden, gelangen diese über Deponien oder Müllverbrennung in die Umwelt.

Wege von Nanomaterialien in die Umwelt

Aus vielen Alltagsprodukten wie Küchenartikeln, Kosmetika, Kleidung oder Verpackungen können beim täglichen Gebrauch Nanomaterialien austreten: Die mit Nano-Silber beschichtete Oberfläche von Schneidebrettern wird beim Gebrauch verkratzt, Sonnencremes mit Titandioxid oder Zinkoxid werden beim Baden abgespült, nano-beschichtete Fasern lösen sich beim Waschen aus Textilien. Amerikanische Wissenschaftler*innen fanden heraus, dass bei zwei von sechs mit Nano-Silber ausgestatteten Sockenmarken die Nano-Partikel nach nur vier Waschgängen nahezu vollständig ausgewaschen worden waren.

Durch manche Produkte gelangen Nanopartikel direkt ins Abwasser. Zum Beispiel mit Nano-Silber ausgestattete Waschmaschinen, die den Stoff beabsichtigt freisetzen.

Nanomaterialien im Abwasser

Über Abwässer können Nanomaterialien aus Haushalten, Industrieanlagen oder der Straßenkanalisation in Kläranlagen gelangen. Das kann zu verschiedenen Problemen führen:

Zum einen können antimikrobielle Substanzen wie Nano-Silber, das schon in vielen Alltagsprodukten wie Küchenutensilien, Kleidung, Waschmaschinen oder Kosmetika eingesetzt wird, ein Problem für biologische Kläranlagen darstellen: Als hochwirksames Biozid kann Nano-Silber Bakterien töten, die im Klärprozess eingesetzt werden, und so möglicherweise die Abwasserreinigung stören.

Nanostoffe können zudem unter Umständen die Abwasserreinigung in einer Kläranlage überstehen und so in Gewässer gelangen: Eine Studie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich hat gezeigt, dass Ceriumdioxid-Nanopartikel, die man heute zum Schleifen von Computerchips verwendet, in einer Kläranlage nicht wie erwartet vollständig gebunden werden. So landete der Stoff nur zum Teil im Klärschlamm. Eine kleinere Menge Nano-Ceriumdioxid passierte die Kläranlage dagegen ungehindert durch den Abfluss.

Der nach der Abwasserbehandlung zurückbleibende Klärschlamm wird darüber hinaus zum Teil auf Äckern ausgebracht. Von dort könnten die Nanopartikel wiederum in Gewässer gelangen oder von Kulturpflanzen aufgenommen werden. Der für die Düngung wichtige Klärschlamm kann so nur noch bedingt eingesetzt werden und verliert für die Landwirtschaft an Wert.

Berücksichtigt werden muss außerdem, dass Abwässer in weniger industrialisierten Ländern häufig nicht mit dem gleichen technischen Standard wie in Deutschland behandelt werden. Sie gelangen zum Teil ungereinigt in Flüsse und bedrohen dadurch die menschliche Gesundheit und die Umwelt.

Spätestens, wenn ein Produkt im Abfall landet, können die in ihm enthaltenen Nanopartikel unter Umständen in die Umwelt gelangen.

Nanomaterialien im Abfall: hochgiftig für viele Organismen

Über Abfalldeponien gelangen bereits heute giftige Chemikalien in die Umwelt. Besonders bei älteren Deponien können Deponiewässer in die Erde sickern und in das Grundwasser gelangen. Zusätzlich zu den bisherigen riesigen Mengen an Siedlungs- und Industrieabfällen (ca. 500 Kilogramm Müll produziert jede*r Deutsche jährlich) landen nun auch vermehrt Nano-Produkte auf Abfalldeponien oder in Müllverbrennungsanlagen. Damit könnte sich das wachsende globale Müllproblem verschärfen, da bestimmte Nanomaterialien wie Nano-Silber hochgiftig auf Boden- und Gewässerorganismen wirken.

Probleme bereiten könnte zukünftig auch die Eigenschaft einiger Nanopartikel, durch ihre große aktive Oberfläche Verunreinigungen – wie Schwermetalle oder andere Schadstoffe – zu binden und zu mobilisieren. Schadstoffe, die eigentlich in oberen Bodenschichten bleiben würden, könnten auf diese Weise in tieferliegende Grundwasserschichten sickern, aus denen Trinkwasser gewonnen wird. Auch in Bächen und Flüssen könnten Nanopartikel Schwermetalle Hunderte Kilometer weit transportieren.

Bisher ist wenig darüber bekannt, wie sich Nanomaterialien in Abfallverbrennungsanlagen verhalten. Sie könnten in die Atmosphäre gelangen oder in Verbrennungsrückständen verbleiben.

Das Schweizer Forschungsinstitut EMPA hat gezeigt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen theoretisch zwar komplett verbrennen sollten, dies jedoch nicht tun, wenn dem Verbrennungsprozess nicht genügend Sauerstoff zugeführt wird. Dies würde nicht nur die Menschen in Gefahr bringen, die in der Nachbarschaft von Verbrennungsanlagen wohnen. Bei langlebigen Nanomaterialien könnten die möglichen Auswirkungen weit über die unmittelbare Umgebung der Müllverbrennungsanlage hinausreichen.

Desweiteren muss berücksichtigt werden, dass Abfälle in Entwicklungs- und Schwellenländern häufig auf offenen Müllhalden oder in der Natur landen und so Menschen, Gewässer und Böden belasten.

Auswirkungen von Nanomaterialien auf die Umwelt

Ein Großteil der vom Menschen verwendeten Chemikalien gelangt früher oder später – bei Herstellung, Gebrauch und Entsorgung – in die Umwelt. Langlebige Substanzen verteilen sich in Böden, Gewässern oder der Luft, sie werden von Tieren und Pflanzen aufgenommen und über die Nahrungskette weitergegeben – und können so letztlich auf dem Teller der Verbraucher*innen landen.

Selbst in den entlegensten Winkeln der Welt können Chemikalien heute nachgewiesen werden – auch dort, wo sie nie eingesetzt wurden. Sie gelangen über Flüsse und Meere, Verdunstungen, Luftströme und die Nahrungskette in alle Teile der Erde.

Auch Nanomaterialien könnten sich auf diese Weise verteilen. Mit ihrem steigenden Einsatz in verschiedensten Produkten ist zu erwarten, dass immer mehr Nanopartikel in die Umwelt gelangen werden. Derzeit ist nicht bekannt, welche Mengen bereits in der Natur vorkommen. Es ist größtenteils sogar völlig unklar, welche Stoffe aus welchen Produkten entweichen können, da es keine geeigneten Messverfahren gibt.

Auch über die Umweltgefährdungen, die von den Nanotechnologien ausgehen, ist bisher wenig bekannt, da Testverfahren, die für chemische Substanzen in größerer Form entwickelt wurden, nur bedingt zur Bewertung von Nanomaterialien eingesetzt werden können. 

Erste Studien zeigen jedoch, dass Nanomaterialien für verschiedene Lebewesen sehr schädlich sein können. Titandioxid und Zinkoxid in Nanoform haben sich in Tests etwa als giftig für die ökologisch sehr wertvollen Wasserflöhe erwiesen. Antibakteriell wirkende Nanomaterialien, wie das immer häufiger eingesetzte Nano-Silber, haben sich als schädlich für nützliche Bakterien herausgestellt, die im Wasser wichtige Funktionen übernehmen und somit für das Süßwasser-Ökosystem eine entscheidende Rolle spielen. Was der steigende Eintrag von Nanopartikeln in die Umwelt jedoch wirklich für die Artenvielfalt bei Tieren und Pflanzen bedeutet, ist bisher nicht absehbar.

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Nanotechnologie  (PeteLinforth / pixabay.com)

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