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14.06.2024

23.04.2024

Chancen und Risiken von Carbon Nanotubes realistisch einschätzen

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Anfangs galten sie nahezu ausschließlich als Segen: Carbon Nanotubes - winzige Röhren aus Kohlenstoff, deren Durchmesser nur wenige Nanometer beträgt. Halten sie doch schätzungsweise einem etwa tausendmal höheren Stromfluss stand als Kupferdrähte; ihre Wärmeleitfähigkeit übertrifft die des Diamanten, dem besten natürlich vorkommenden Wärmeleiter, um ein Vielfaches.

Die kleinen Röhrchen sind somit für zahlreiche Anwendungen prädestiniert: Sei es bei der Faserverstärkung, bei Touch-Screens oder bei künstlichen Muskeln. Und in Batterien können sie Zyklen-Festigkeit und Packungsdichte vergrößern.

Doch warten die Carbon Nanotubes auch mit Nachteilen auf: Risikoforscher weisen immer wieder auf die Gefahren hin, die durch Einatmen und Inhalieren der kleinsten Fasern entstehen - toxische Effekte wurden wiederholt nachgewiesen. Erste Langzeitstudien werden erst noch veröffentlicht.

Sind sie nun also Fluch oder Segen, die Carbon Nanotubes? Diese Frage lässt sich für zahlreiche Entscheidungsträger nur schwer beantworten, sind doch die verfügbaren Veröffentlichungen üblicherweise nur für Spezialisten verständlich. "Informationen zu Toxizität, Gefährdungspotenzial und Risikoabwägung müssen auch für Nicht-Experten verständlich sein", bekräftigt Ivica Kolaric, Abteilungsleiter am Fraunhofer IPA.

Diese Lücke haben Forschende des Fraunhofer IPA nun mit verschiedenen weiteren Experten gefüllt: Im Whitepaper "Carbon Nanotubes: Verantwortungsvoller Einsatz und sinnvolles Risikomanagement - CNT im kontrollierten Fertigungsprozess am Beispiel der Batterieproduktion" beleuchten sie Potenziale der Nanoröhrchen ebenso wie kritische Aspekte.

"Ob die Chancen oder die Risiken überwiegen, hängt sowohl von den Produktionsbedingungen als auch vom späteren Einsatz ab", fasst Kolaric zusammen. "Bei Produktionen, die rund um die Uhr durchlaufen, nur wenige Prozessschritte beinhalten und sich gut automatisieren lassen, ist das Risiko vertretbar, hier kann sich der Einsatz der Nanoröhrchen durchaus lohnen." So etwa bei Batterien: Da in den heutigen Batterien bereits Materialien wie Kobalt und Nickel enthalten sind, die deutlich gefährlicher sind als Carbon Nanotubes, ist das akute Gefährdungspotenzial durch CNT ähnlich oder sogar niedriger als bei den bereits eingesetzten Materialien.

Anders sieht es dagegen bei Kinderspielzeugen aus - hier überwiegt das Risiko durch den Kontakt zum Menschen - sowie bei variantenreichen Produktionen, wo eine Automatisierung schwierig und der Sicherheitsaufwand deutlich zu hoch wäre. Den Forschenden geht es bei dem Whitepaper vor allem um pragmatische Lösungen im Einsatz der CNT: Zum einen ist Arbeitssicherheit ein absolutes Muss, zum anderen wird es beim Thema Energiespeicher für Europa immer wichtiger, den Anschluss an asiatische Märkte nicht zu verlieren.

» Weiterführende Informationen

Quelle: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)