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Effect of water and wastewater treatment on the properties of engineered nanomaterials (ENMs) in context of their fate, toxicity and interaction with other contaminants

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Winziges Material, großes Problem: Wie wirken Nanoverbundstoffe in der Umwelt?

In der Kleidung, Lebensmittelverpackungen oder Make-Up – überall kommen inzwischen technisch hergestellte Nanomaterialien zum Einsatz. Forschende aus dem Projekt SAFEnano bewerten jetzt die Wirkung dieser komplexen Strukturen auf die Umwelt.

Klimawandel und Umwelt
Industrielle Technologien

Inzwischen werden immer mehr technisch hergestellte Nanomaterialien produziert, um einfache Alltagsprodukte wie Kleidung oder Lebensmittelverpackungen besser zu gestalten. Einige dieser Nanomaterialien bilden komplexe Strukturen, die als Nanoverbundstoffe bezeichnet werden. Wie sich Nanoverbundstoffe auf die Umwelt auswirken, wenn sie ins Abwasser gelangen, ist allerdings weitgehend unbekannt, warnt Patryk Oleszczuk, Leiter des Instituts für Radio- und Umweltchemie an der Maria-Curie-Skłodowska-Universität. Im Projekt SAFEnano sollte diese Forschungslücke geschlossen werden. Ziel war, zu bestimmen, wie sich die Eigenschaften von Nanoverbundstoffen in Wasseraufbereitungsverfahren verhalten, und parallel herauszuarbeiten, wie sie sich in Gegenwart anderer Schadstoffe verhalten und mit ihnen interagieren. „Kontaminanten, die vorher nur schwach gebunden waren, können nach der Modifizierung fester gebunden oder noch loser sein, das heißt, die technisch hergestellten Nanomaterialien könnten für die Kontaminanten wie ein trojanisches Pferd fungieren“, so Oleszczuk, dessen Arbeit von den Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen gefördert wurde.

Neue Materialien, neue Risiken

Zusammen mit einem interdisziplinären Team untersuchte der Wissenschaftler die physikalisch-chemischen und ökotoxikologischen Eigenschaften der technisch hergestellten Nanomaterialien sowie ihre Wechselwirkung mit anderen Schadstoffen. Die bisherige Forschung konzentrierte sich häufig nur auf singuläre Probleme oder betrachtete technisch hergestellte Nanomaterialien als reine Elemente in Nanogröße und dabei vor allem in Bezug auf ihre Wirkung nach dem Kontakt mit Wasser, etwa beim Waschen von Kleidung, oder mit Lebensmitteln. Doch technisch hergestellte Nanomaterialien treten jetzt immer häufiger als komplexe Strukturen auf und gehen auch stärker ins Abwasser über. Oleszczuk zufolge heißt das, die Risikoforschung muss ihren Horizont jetzt über reine Nanomaterialien hinaus erweitern. „Unsere Forschung hat gezeigt, dass man Umweltrisiken nicht einfach auf Grundlage von angenommenen makellosen Nanomaterialien bewerten kann“, erklärt er. „Man muss auch Prozesse berücksichtigen, die die Eigenschaften der technisch hergestellten Nanomaterialien verändern und damit womöglich auch deren Verhalten und Toxizität.“ Nanotechnologie ist im Umweltbereich ein Wachstumsfeld, aber oft fließen Arbeitskraft und Fördermittel nur in die Entwicklung neuer Materialien, die für die Energieerzeugung oder -speicherung oder in der Landwirtschaft eingesetzt werden sollen.

Ein zunehmendes Problem

Wenn solche Materialien in die Umwelt eindringen, hat das Konsequenzen, die abgewogen werden müssen. Oleszczuk zufolge scheint unsere Gesellschaft aber genau diese Bewertung zu vernachlässigen. „Es gibt immer noch zu wenige Forschende und vor allem zu wenig Forschung in diesem Themenkomplex“, bemerkt er. SAFEnano ist nur ein erster Schritt zu einer Bewertung der Umweltgefahr von technisch hergestellten Nanomaterialien, die in Umweltprozessen mit anderen Schadstoffen verändert werden. „Die Zahl der erzeugten Nanoverbundstoffe ist immens und jedes Jahr kommen neue dazu“, ergänzt Oleszczuk. „Um weiter eine sichere Verwendung dieser Materialien zu ermöglichen, gibt es noch viel zu tun.“

Schlüsselbegriffe

SAFEnano, technisch hergestellt, Nanomaterialien, technisch hergestellte Nanomaterialien, Nanoverbundstoffe, Nanokomposite, Kontaminanten, Schadstoffe, Wasser

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