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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)?!]