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Nanotechnologie – Potenziale, Chancen, RisikenTechnikfolgenabschätzung und Politikberatung

“Ethische und soziale Herausforderungen der Nano(bio)technologie”

Dr. Christoph Revermann

Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag / TAB

Vortrag/Seminar22.10.2005

Universität Münster Weiterbildungsstudiengang

Angewandte Ethik

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Nanotechnologie – Potenziale, Chancen und Risiken

Anwendungen der NanotechnologieÜberblick: neuartige Eigenschaften und Anwendungsfelder in diversen Industriebranchen und WirtschaftsbereichenBeispiele: Autoindustrie und Bio-MedizinVisionäre Anwendungsideen

Chancen, Risiken und HandlungsnotwendigkeitenWirtschaft, Industrie, MilitärUmwelt und Gesundheitethische und gesellschaftliche AspekteForschung und AusbildungInformation der Öffentlichkeit

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Nanotechnologie – viele Fragen…

Welche Lebensbereiche werden beeinflusst?Wie wird sich unser Alltag verändern?Welche Risiken und Gefährdungen im Alltag?Welche Produkte für welche Zielgruppen?Strategien für verträgliche Produktion und Entsorgung?Energieversorgung und Nachhaltigkeit?Selbst replizierende Systeme?Information der Öffentlichkeit?

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Nanotechnologie - Definition

Es gibt keine eindeutige Definition „Nanotechnologie“

1. Nanotechnologie befasst sich mit Strukturen, die in mindestens einer Dimension kleiner als 100 nm sind

2. Nanotechnologie macht sich charakteristische Phänomene (z.B. Quanteneffekte) im Übergangsbereich zwischenKontinuumsphysik und Quantenphysik zunutze

3. Nanotechnologie bezeichnet die gezielte Herstellung und/oder Manipulation einzelner Nanostrukturen

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Nanotechnologie – neue methodische Ansätze

Verringerung von Strukturgrößen(mikroskopische mesoskopische nanoskopische Systeme)

Atomare und molekulare Architektur(Atom/Molekül Cluster/Übergitter supramolekulare Systeme)

neue methodische

Ansätze

Quantenphysik

Kontinuumsphysik

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Einsatz von Nanotechnologie

Nanotechnologie ist an vielen Produkten/Verfahren beteiligt

Endprodukten ist es meistens nicht anzusehen, dass sie auf Nanotechnologie beruhen

Anwendungspotenziale bestehen praktisch in allen Industriebranchen und Wirtschaftszweigen

Auswirkungen nanotechnologischer Verfahren, Materialien und Stoffe auf Menschen und Umwelt sind zumeist ungeklärt

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Nano-Materialien und Nano-Werkstoffe (1)Neuartige Eigenschaften

Stoffeigenschaften für neue Anwendungen nutzbarEigenschaften lassen sich gezielt einstellen Möglichkeit „schaltbarer“ Werkstoffe

Beispiele:mechanisch: superharte, bruchfeste und „schmiedbare“ Keramikenelektrisch/elektronisch: Elektron.-Transistor, Quantenpunkt-Lasermagnetisch: Leseköpfe in Festplattenoptisch: angepasste Farbeffektechemisch: maßgeschneidertes Benetzungsverhalten biologisch: gezielter Wirkstofftransport

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Nano-Materialien und -Werkstoffe (2)Entwicklungsstand und Perspektiven

Energieumwandlung und -speicherunghöhere Energie-Effizienz (Nanomaterialien für Solarzellen, Katalysatoren und Membranen in Brennstoffzellen)bessere Energie-Speicherung (Nanoröhren als Wasserstoffspeicher, Hochleistungs-Batterien und Akkus)

Nanoverbundwerkstoffeverbesserte Materialeigenschaften durch Nanopartikelin keramischer, metallischer oder Polymer-Matrix

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Nano-Materialien und -Werkstoffe (3)Entwicklungsstand und Perspektiven

Sensoren und AktuatorenMagnetfeldsensoren in Airbags, Infrarot-Sensoren, Thermolabels, Biosensoren, „lab-on-a-chip”

Elektronik und Informatikzunächst neue Bauelemente

• (z.B. Einzelelektronen-Transistor)später neue bioanaloge Architekturen

• (z.B. DNA-Computing, Quanten-Computing)

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Nano-Materialien und -Werkstoffe (4)Nanotechnologie ist heute bereits in...

MassenproduktenComputer-Festplatten, Sonnenschutzmittel, Reifen, Beton, Katalysatoren

MarkteinführungSelbstreinigende Oberflächen, Implantate, Sensoren, funktionale Pigmente

PrototypenMagnetische Hyperthermie, Nano-Pinzetten, drug-targeting, lab-on-a-chip

EntwicklungNanoporöse Partikelfilter, Wasserstoffspeicher, katalyt. Nanopartikel im Kraftstoff

GrundlagenforschungBioanaloge Rezeptoren/Sensoren, Quanten-Computing, Gehirn-Prothetik

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Beispiel: Automobilbranche (1)

High-tech orientierte Branche Motor der deutschen Volkswirtschaft

verbindet diverse Anwendungsbereiche der NanotechnologieSpin-off-Effekte in andere Branchen

Triebkräfte Einsparen von Kraftstoff, Minimierung von Abgasemissionen, Verminderung von Gewicht etc.

These/Tatsache:kein Auto-Bauteil ohne Nanotechnologie

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Automobilbranche (2) neue Werkstoffe

nanopartikelverstärkte PolymereInnenausstattung, Kraftstofftanks etc.

Nanostrukturruße in Reifenverschiedene Eigenschaften parallel optimierbar

nanopartikelverstärkte MetalleZugfestigkeit, Beschichtungen (ölfreier Motor), Korrosionsschutz

kleben statt schweißennanotechnisch modifizierte Klebetechniken

transparente LeichtbaustoffeRundumsicht bei Autoscheiben (kratzfest, beschlagfrei etc.)

Quelle: PTB Braunschweig

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Katalytische Nanopartikel als Benzinzusatz

Brennstoffzellen-Komponenten (Membranen etc.)

H2-Speicherung (Nano tubes)

Farbstoff-Solarzellen Notstromversorgung

nanoporöse Partikel-Filtersysteme

Sensorik Feinanpassung an Fahrsituation

Automobilbranche (3)Antriebe und Energieversorgung

Carbon nano tubes, Quelle: clemson university

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Automobilbranche (4)funktionale Oberflächen

Reflexionsfreie Instrumentenbeschichtungen„Special effects“

automatisch abblendbare Rückspiegel Wärmeschutz kombiniert mit beheizbaren Frontscheibenschmutzabweisende Beschichtungen etc.

Nanostrukturierte TextilienLackoberflächen

superkratzfest, EffektpigmenteVision: schaltbare Farbveränderungen, selbstausheilende Lacke etc.

Quelle: RWTH Aachen

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Mikroskopie biologischer StrukturenDiagnostik und Analyse an biologischen SystemenTransport und Dosierung biologischer WirkstoffeZerstörung bzw. Heilung biologischen GewebesImplantate, Transplantate, ProthesenBeschichtung von OberflächenNeuro-Bionik u. NeuroinformatikKosmetika u. Ä.Lebensmittel und Ernährung

Beispiel: Bio-Medizin (1)

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viele Vorhaben noch im Stadium der Grundlagenforschung mit prospektivem bzw. visionärem Anwendungsbezugnanotechnologische Produkte und Verfahren versprechen ein neuartiges Leistungsspektrum bzw. hohe Wirksamkeitwichtige Anwendungen in naher Zukunft vor allem im Bereich der Bio-Medizin und Medizintechnik, aber auch z.B. im Bereich des VerbraucherschutzesRisiken u. Auswirkungen auf Mensch und Umwelt ungeklärt

Bio-Medizin (2)Entwicklungsstand und Bedeutung

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Zellhaftung an Elektroden

dauerhaftes bio-elektronisches Interface

Gehörfunktionen

Cochlea-Implantat als Hörersatzsystem

SehfunktionenChips/Sensoren bei Netzhautdegeneration

Bio-Medizin (3)Neuro-Bionik und Nervenzellen

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Implantate z.B. Hüftgelenkprothesen; Zahnersatz

Transplantatez.B. künstliche Haut; Stammzellgewebe

Medizinische Gerätebiozide Beschichtung; korrosionsbeständig

Verbraucherschutzantimikrobielle Klimaanlagen; Verpackungen; Lebensmittelüberwachung

Bio-Medizin (4)Adhäsionstrukturen und biozide Oberflächen

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LabordiagnostikDiagnosechips für DNA, Zelltypen, Viren

IdentifizierungKörper-Sensoren zur Krankheitserkennung

Transport und Dosierungziel-, zeit- und wirkgenaue Medikamention

Zellzerstörung und KrebstherapieTumorbehandlung mit magnetfeldinduzierter Hyperthermieoder selektiven Radionukleiden

Bio-Medizin (5)Medikamente und medizinische Verfahren

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Die Medizin wird sich deutlich verändern

Verschiebungen bei Erkrankungen u. Todesursachen

Tendenz zum gläsernen Bürger wird zunehmen

teurere und segregierende Medizin

bestehende Konfliktpotenziale verstärken sich

neue Konfliktpotenziale entstehen

Philosophische Fragen konkretisieren sich

Bio-Medizin (6)Thesen zu Auswirkungen der Nanotechnologie

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Teil II: Politikberatung

Wer oder was wird beraten !?

- politisch oder unpolitisch?- wissenschaftlich neutral oder interessengeleitet?- beraten oder empfehlen?

Wem oder wozu dient Politikberatung!?

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Politikberatung (2)

Das „politologische Dreieck“

- Polity: die politische Sphäre- Policy: die Gestaltung und Problemlösung- Politics: das Verfahren im demokratischen Streit

Politikberatung und Technikfolgenabschätzung!?

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Technikfolgenabschätzung (1)

Neue Technologien: Potenziale, Chancen und Risiken

- schneller Wandel komplexer Systeme- Überraschungspotentiale werden größer- Wirkungsbereiche werden tiefer und größer

Politikberatung und Technikfolgenabschätzung!?

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Nanotechnologie und TA (1)

Schlüsseltechnologie mit viel Innovationspotenzial - wissenschaftliche Dimension

• (wiss. Grundlagen, Funktionsprinzip, Neuheitsgrad, Disziplinen…)

- technische Dimension• (techn. Elemente, Nutzen, Verwertung, Barrieren, Defizite..)

- ökonomische/ökologische Dimension• (Potenziale, Wettbewerbsvorteile, Nachhaltigkeit, Ressourcen…)

- gesellschaftliche Dimension• (…)

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Nanotechnologie und TA (2)

Gesellschaftliche Dimensionen - Technikakzeptanz- Ethik- Gesundheit, Arbeit- Nachhaltigkeit - politische Rahmenbedingungen

- gesundheitliche Aspekte- individuelle und soziale Aspekte- politische Aspekte

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Verteilungsgerechtigkeit / Schadensvermeidung

Umfassender u. ungehinderter Zugang zu wiss.-technischemKnow how, Produkten und Anwendungen der NanotechnologieDer ökonomische und gesellschaftliche Nutzensollte als Forschungs- und Förderkriterium noch stärkere Berücksichtigung findenDie Forschung zu möglichen Folgen der unkontrollierten Freisetzung von Nanopartikelnmuss erheblich verstärkt werdenInter- bzw. transdisziplinäre Ausbildung und Forschung in der Nanotechnologie müssen verstärkt gefördert werden

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Autonomie / Privatsphäre

Fragen des Datenschutzes und des Schutzes der Privatsphäre sollten regelmäßig hinsichtlich relevanter nanotechnologischerNeuentwicklungen untersucht und diskutiert werden

Individueller und sozialer Umgang mit sensiblen Gesundheitsdaten, persönlichen Diagnosen und Diagnoseunsicherheiten

Anzustreben ist die Schaffung einer zentralen Informationsquelle für die breite Öffentlichkeit zum Thema Nanotechnologie

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Visionen – „hope and hype“

Die öffentliche Wahrnehmung der Nanotechnologie ist weitgehend bestimmt (auch) von visionären VorstellungenDer Realitätsgehalt dieser Visionen ist teilweise fraglich (z.B. Nanobots, Selbstreplikation) und kann nur im Nachhinein mit Sicherheit bestimmt werdenDennoch sind Visionen sozial wirksame und politisch relevante Vorstellungen Visionen werden bewusst als Mittel zur Förderung der Technologieentwicklung eingesetzt (“hope and hype”-Strategie)[Partizipation als Regulativ (…für ethische Implikationen)?!]