Serie (3): Mit Innovationen auf Wachstumskurs
Die Nanotechnologie betrifft alle

Für viele Experten ist sie die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts schlechthin: Die Miniaturisierung zählt zu den spektakulärsten Errungenschaften der gegenwärtigen technischen Entwicklung. Die Nanotechnik, die in der Größenordnung von milliardstel Metern operiert, beschäftigt sich mit der Herstellung von Maschinen aus einzelnen Atomen. Sie gilt als Schlüsseltechnolgie. Sie werde die Wirtschaft des 21. Jahrhunderts revolutionieren – sind die Wissenschaftler überzeugt.

DÜSSELDORF. Immer kleiner, immer besser: Wenn’s um für Menschen kaum noch vorstellbare Dimensionen geht, einem Millionstel Millimeter (= ein Nanometer), dann ist von der Nanotechnologie die Rede. Um dennoch eine erfassbare Größenordnung zu haben: ein Nano-Strukturelement entspricht einem Teilchen in einem Fußball wie der Fußball als ein Teil der Erde. Bei solchen Dimensionen kann der Laie sich nur wundern.

Aber auch den Wissenschaftlern ist das Staunen noch nicht vergangen. Prof. Dieter Bimburg von der Technischen Universität Berlin, der speziell im Bereich der Optoelektonik forscht, sieht die Nantechnologien zusammen mit der Biotechnologie und immer noch der Informations- und Kommunikationstechnik als die Schlüsseltechnologie für den ökonomischen, ökologischen und sozialen Fortschritt in den nächsten zwei Jahrzehnten.

Prof. Bimberg beschreibt weitere Vorteile: „Die Technologien basieren aus uns bekannten Materialien, sind ressourcenschonend, da sehr wenig Material verbraucht wird, und sie erlauben die Nutzung völlig neuartiger Eigenschaften und neuer Funktionen.“

Bratpfannen und der Lotuseffekt

Im täglichen Leben könnte das etwa bedeuten: Großwand-Laserfernsehen wird schon bald zu erschwinglichen Preisen zu haben sein. Die Nanotechnologie könnte die Wasserstoffnutzung in großem Stil ermöglichen und damit einen sehr umweltfreundlichen Umgang mit der Energie erlauben. Bei Kunststoffen können durch die Zugabe geringster Mengen an Nanopartikeln zusätzliche Eigenschaften erzielt werden, die mitunter vom Ursprungsmaterial völlig abweichen. So gibt es bereits Produkte und Anwendungen, bei denen die Nanotechnologie eine Rolle spielt, wenngleich das mitunter gar nicht bewusst ist: Bratpfannen mit sehr harten Oberflächen, Autorückspiegel, die das Licht für den Fahrer in angenehmer Art und Weise dämpfen, schmutzabweisende Oberflächen („Lotuseffekt“), Kunststoffscheiben mit einer höheren Kratz- und Abriebfestigkeit.

Ja sogar bessere Überlebensmöglichkeiten von Soldaten werden mit Nanotechnologie erwartet“, sagte Michael Andres aus der Entwicklungsabteilung der US-Army. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) baut in Zusammenarbeit mit der US-Armee ein Institut für Nanotechnologie auf. In dem Institut sollen unter anderem neue Panzerungen für die Kriege der Zukunft entwickelt werden: beispielsweise Legierungen, die besonders resistent gegen Wasser sind oder Bakterien abtöten können. Außerdem will man dort Materialien entwickeln, die sich je nach elektrischer Spannung ausdehnen oder zusammenziehen.

Das US-Repräsentantenhaus hat gerade ein nationales Nanotechnologie-Forschungsprogramm über 2,36 Mrd. US-$ für die nächsten drei Jahre freigegeben. Der US-Verband „The National Science Foundation“ erwartet, dass die Nanotechnologie- Industrie in den nächsten 10 bis 15 Jahren ein Volumen von einer Billion Dollar erreichen wird. Unternehmen hielten bereits ihren dicken Zeh ins Wasser, und es dürfte nur noch eine Frage der Zeit sein, bis sie voll eintauchen. Im Internet-Boom kamen große Unternehmen sehr spät und überließen den Ebays, Yahoos und Amazons das Feld. Bei der Nanotechnologie werde das nicht passieren. Große Player wie Daimler-Chrysler, Dupont oder General Electric seien von Anfang an dabei.

Besserer Schutz gegen Korrosion

Das Bundesministerium für Forschung und Entwicklung (BMBF) sieht mögliche Anwendungen in nahezu allen Bereichen: Optik, Automobilbau, Maschinenbau, Mess- und Regeltechnik werden ebenso von der Nanotechnologie profitieren wie Chemie und Pharmazie oder die Medizin. Mitunter werden nanotechnologische Anwendungen sogar in Low-tech-Produkte wie Farben und Kosmetik einfließen.

Nicht zuletzt ergeben sich wirtschaftliche Vorteile auch durch den geringeren Material- und Energieeinsatz. Beispiel: mit nanokristallinen Pulvern lassen die Bauteile herstellen, die trotz kleinerer Materialmengen stärkeren mechanischen und thermischen Belastungen standhalten. Der Einsatz von Wärmestrahlungssreflektoren auf Fensterscheiben eröffnet weitere Einsparungen wie Materialien sich besser gegen Korrosion schützen lassen.

Eine Studie von CMP Cientifa aus dem vergangenen Jahr kennt weltweit an die 500 Firmen, die sich mit Nanotechnologie befassen. Isaav van Deelen, Partner der Unternehmensberatung Detecon, ist daher überzeugt: „Alle produzierenden Wirtschaftszweige sind von der Nanotechnologie betroffen – früher oder später.“ Daher gibt er den Tipp, dass sich Entscheider auf jeden Fall mit der Nanotechnologie beschäftigen solten. Jährlich zweistellige Zuwächse bei den Patentanmeldungen sind für van Deelen ein Beleg dafür, dass hier gerade ein neuer Markt entsteht – und der gerade verteilt wird.

Grundvoraussetzung für den Erfolg von jungen Unternehmen ist neben einer genialen Idee der geringe Bedarf an Startkapital, einem Vorsprung für den frühen Eintritt in einen Markt, der noch vollkommen brach liegt, schätzt die WGZ-Bank in einer Studie die wirtschaftlichen Chancen ein: „In der Nanotechnologie herrscht derzeit eine Goldgräberstimmung.“ Gleichzeitig wird aber davor gewarnt, dass nicht alles, was mit „Nano-“ beginnt, auch etwas mit diesem faszinierenden und jungen Forschungsgebiet zu tun habe, warnt Frank Bürger von WGZ-Bank: „Die Nanowissenschaften stehen erst am Anfang eines langen Weges, und es wird noch viel Grundlagenforschung nötig sein, um die künftigen Anwendungsmöglichkeiten aufzudecken.“

„Mit ihrem Innovationspotenzial kommt der Nanotechnologie eine große Bedeutung für die Sicherung und Stärkung des Wirtschafts- und Forschungsstandorts Deutschland und somit für die Schaffung und den Erhalt zukunftssicherer Arbeitsplätze zu", unterstrich Bundesforschungsministerin Buhlmann die Bedeutung. „Nachwuchswissenschaftler finden hier eines der atraktivsten Arbeitsfelder der Zukunft.“ Das langfristige Marktpotenzial der Nanotechnologie wird als mindestens so bedeutend wie dasjenige der Mikroelektronik heute eingeschätzt. Damit lassen sich Arbeitsplätze gegenüber Niedriglohnländern sichern.

Auch das BMFT sieht Deutschland auf dem Gebiet der Nanowissenschaften gegenüber der internationalen Konkurrenz gut positioniert. Doch erst, wenn daraus auch vermarktbare Produkte werden, ergeben sich wirtschaftliche Vorteile. Eine BMFT- Liste möglicher neuer Produkte reicht vom langzeitstabilen Minidatenspeicher mit der Kapazität der Deutschen Bibliothek über effiziente Wasserstoffspeicher für die regenerative Energiewirtschaft, langzeitdosierbare Pharmaka, Hautersatzmaterialien bis zu selektiven Katalysatoren mit hochporöser Oberfläche und optimierter Reaktionsführung.

Nanotechnik-Zahnpasta schützt besser vor Parodontose

Eine Ende der 90er Jahre vom BMFT in Auftrag gegebene Studie schätzte das Marktvolumen von auf nanotechnologischen Erkenntnissen beruhenden Produkten für das Jahr 2001 bereits auf mindestens 50 Mrd. Euro ein. Die Elektronikherstellung, die Datenspeicherung oder der Präzisionsoptiken haben von der Nanotechnologie bereits profitiert. Bei der Pharmaherstellung, der medizinischen Diagnostik, Analytik oder bei chemischen und biologischen Katalysatoroberflächen werden die nächsten größen Umsätze erwartet.

Für die Düsseldorfer Henkel-Gruppe (u.a. Klebstoffe, Waschmittel) ist die Nanotechnologie ein wichtiges Betätigungsgebiet. Dazu wurde eigens die Forschungsgesellschaft SusTech GmbH & Co. KG in Frankfurt/M. gegründet. „Klebstoff mit Nano-Antennen“ nennt Henkel die auf Basis der Nanotechnologie entwickelte Systemlösung, die den Energieverbrauch beim Kleben senkt, die Produktionszeiten verkürzt und nicht, wie in aktuellen Klebeverfahren, die Fügteile erwärmt. Hier wandeln Nanopartikel, die wie kleine Antennen wirken, die Energie in Wärme um und geben sie an den Klebstoff weitern. Bei der Behandlung von Oberflächen werden spezielle Polymere angewendet, die die Schmutzabweisung erleichtern.

Den Vorteil der SusTech Darmstadt sieht deren ehemaliger Geschäftsführer Peter Christophliemk in der Nachbarschaft von Chemikern, Physikern, Ingenieuren und Matierialwissenschafttern auf dem Campus der Universtität Darmstadt. Aber er warnt zugleich: „Es wird noch lange dauern, bis die Nanotechnologie für große Umsatzzahlen sorgen wird.“ Die schnelle Umsetzung innovativer Ideen in wirtschaftlich verwertbare Produkte und Verfahren werde doch länger dauern als man das gerne hätte.

Gerade weil das Anwendungsgebiet so groß ist, sei es schwer, hier zuverlässige Vorhersagen zu machen. Aber jetzt schon, das wurde bei Henkel deutlich, werde es in absehbarer Zeit eine Zahnpasta geben, die mit Nanotechnologie einen noch besseren Schutz der Zähne vor Parodontose bieten soll. Und durch glattere Oberflächen lässt sich der Verschleiß beispielsweise von Automotoren verringern. Viele Verbesserungen bestehender Produkte und wirtschaftlich sinnvolle neue Produkte lassen sich vorstellen. Wie sich das auf den Arbeitsmarkt auswirkt, wagt jedoch niemand zu beurteilen.

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