Immer kleiner, immer schneller

© obs / Hochschule Furtwangen University

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Die Nanotechnologie gilt als die Zukunftstechnologie des 21. Jahrhunderts. Sie kann in vielen verschiedenen Bereichen angewendet werden und verspricht nicht nur für die Entwicklung der unterschiedlichsten Industriezweige Fortschritte, sondern soll auch zur Lösung von Problemen wie Unterernährung oder Klimawandel beitragen. Statt „immer höher, immer weiter“ lautet ihr Motto: „Immer kleiner, immer schneller“.

Ein Nanometer – das ist ein millionstel Teil eines Millimeters. Zum Vergleich: Der Durchmesser eines menschlichen Haares ist 50.000 Mal größer. Nanotechnologie gilt als Plattformtechnologie. Schon heute reicht ihr Einsatz vom Automobilbau über die Elektronikbranche bis hin zu Architektur, Medizin, der Kosmetik- und Pharmabranche und Lebensmittelindustrie. Durch ihren Einsatz erhalten Stoffe neue Eigenschaften oder bereits vorhandene werden verstärkt. Lebensmittelverpackungen waren eine der ersten kommerziellen Anwendungen der Nanotechnologie. Nach Schätzungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (bmbf) werden derzeit etwa 500 Verpackungen mit Nanomaterialien verwendet und sollen im nächsten Jahrzehnt bereits in etwa 25 Prozent aller Lebensmittelverpackungen zu finden sein.

Länger haltbar

Die Hauptfunktion dieser Verpackungen besteht in der Verlängerung von Haltbarkeit durch gezielt abgegebene Chemikalien. Das gelingt dadurch, dass die Eigenschaften des jeweiligen Packmittels so verändert werden, dass Gase und Flüssigkeiten nicht ein- oder austreten sowie UV-Licht-Barrieren gebildet werden. Auch können Geruch oder Geschmack des Lebensmittels verbessert und unerwünschte Fremdaromen abgestoßen werden. Darüber hinaus gibt es Verpackungen, in denen die enthaltenen Nano-Partikel direkt als antibakterieller Wirkstoff dienen.

Verpackungen mit Nano-Sensoren kontrollieren die Beschaffenheit von Lebensmitteln und Verpackungen während der gesamten Wertschöpfungskette. Die Verpackungen können inzwischen Veränderungen von Temperatur oder Feuchtigkeit durch Farbwechsel anzeigen. Diese Verpackungen mit chemischen Sensoren werden bereits von verschiedensten Firmen eingesetzt. Verpackungen, die außerdem Krankheitserreger entdecken und vor – beispielsweise – Salmonellen warnen können, etc. sind keine Zukunftsmusik mehr, sondern rücken immer näher in die Gegenwart.

Auch für Biokunststoffe kann die Entwicklung von Nanomaterialien große Vorteile bedeuten. Sie sind weniger fest als Kunststoffe auf Erdölbasis. Nanomaterialien, die Biokunststoffe verstärken, könnten diesen Nachteil möglicherweise beheben. Aber: Es gibt nach Aussage des bmbf noch keine gesicherten Erkenntnisse über mögliche Umweltrisiken der Nano-Füllstoffe, wenn sich die Biokunststoffe zersetzen.

Nie mehr schütteln

Dank der Fortschritte in der Nanotechnologie könnte auch das leidige Schütteln und Quetschen von Ketchup-Flaschen, Creme-Tuben oder pharmazeutischen Salben zum Beispiel ein Ende haben. Bis zu einem Drittel des Verpackungsinhalts wandert hier in den Müll. Das Fraunhofer Institut hat gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und der Technischen Universität München eine Antihaftbeschichtung entwickelt, um solchen Resten endlich den Garaus zu machen. In den ersten Prototypen wurden 20nm dünne Beschichtungen auf die Innenseiten der Verpackungen aufgetragen. Eine Markteinführung, die in den nächsten Jahren erwartet wird, spart dem Konsumenten auf der einen Seite bares Geld. Auf der anderen Seite gilt sie als umweltfreundlich, da die Reinigung dieser Verpackungen vor dem Recycling deutlich einfacher und weniger kostenintensiv wäre.

Fortschritt birgt auch Risiko

Aber wie bei jeder Forschung und Entwicklung gibt es auch kritische Stimmen. Die Zahl wissenschaftlicher Studien, die auf mögliche Gesundheits- und Umweltrisiken hinweisen, wächst parallel zum Fortschritt. Es gibt derzeit weltweit keine verpflichtenden Sicherheitsstandards für Nanoprodukte. Das gilt auch für den Lebensmittelbereich. Es gebe erste Hinweise auf mögliche Schäden für Gesundheit und Umwelt, heißt es beim BUND für Umwelt und Naturschutz in Deutschland. Aber während seit Jahren intensiv geforscht werde, um Nano-Produkte marktreif zu machen, habe die Erforschung der Risiken bisher im Vergleich nur einen geringen Stellenwert eingenommen.

Fest steht jedoch auch: Für alle Industriebranchen hängt die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der Produkte wesentlich von der Erschließung der Nano-Welt ab. Diese Fortschritte werden für sie entscheidend sein. Und die Verpackungsindustrie ist hier sicher ganz vorne mit dabei. Einen wesentlichen Beitrag leistet die konsequente internationale Förderpolititk. Die USA, Japan, Deutschland und Südkorea gehören derzeit zu den in der Nanotechnologie weltweit führenden Ländern. Die EU gibt derzeit rund 740 Millionen Euro an öffentlichen Fördermitteln für die Nanotechnologie aus – fast genauso viel wie die USA.