Nantechnologie - Risiko!?!?!

Das nicht alles Gold ist, was glänzt, ist ja schon lange bekannt. Und auch bei der Nanotechnologie kann diese Rendensart ruhig angewandt werden. Die Nanotechnologie ist zwar hochgelobt, doch natürlich hat sie auch Gefahren und Risiken, die man erst in letzter Zeit entdeckt:

• Nanosilber: Wie schon in meinem Post über Nanosilber erwähnt, gibt es auch hier Risiken, die im Dezember letzten Jahres in einer Studie vom BUND veröffentlicht wurden. Bei Teirversuchen wurden durch Nanosilber schwere Erbsubstanzschäden, sowie Schäden an Niere, Leber und Lunge auf. Oft wurde auch kritisiert, dass man in vielen Alltagsprosukten nicht mehr genau weiß, ob Nanosilber vorhanden ist oder nicht. Doch es wurden auch die Chancen der Nanotechnologie in Bezug auf Solarzellen erwähnt.
• In Cremes und ähnlichen Kosmetikartikeln wurde untersucht, wie tief die Nanopartikel in die Haut eindringen können. Hierbei wurde festgestellt, dass die Partikel nicht in die Haut eindringen, sondern auf der Oberfläche verteilt werden. Bei kleinen Verletzungen, könnten die Partikel dann doch eindringen, doch durch den Haarwuchs würden sie dann wieder an dei Oberfläche befördert werden. Somit besteht hier keine Gefahr der "Nanotoxikologie".
• Gefahren für die Gesundheit sind noch nicht bekannt, aber wie schon oben berichtet, hat Nanosilber bei Tierversuchen schwere Schäden hinterlassen und so warnen Experten Nanotechnologie nur als Wunder anzupreisen ohne genau zu wissen, was für Folgen ihre Nutzung hat
• Gefahr für die Umwelt stellt auch Nanosilber dar: Gelangt Nanosilber durch z.B. Wäschewaschen in das Abwasser so werden auch dort Bakterien getötet, die eigentlich das Wasser säubern sollten und später können auch z.B. in Flüssen Mikroorganismen abtöten

Somit ist im Allgemeinen Nanosilber an umstrittensten, da es auch schon in der Lebensmittelindustrie verwendet und wir auch durch andere Produkte mit ihm in Kontakt kommen. Es wird noch viel geforscht und somit ist es ziemlich schwer zu sagen, was für Risiken die Nanotechnlogie birgt. Hier sind ein paar Seiten:

• http://www.swr.de/contra/-/id=7612/nid=7612/did=5518658/1bxvgrg/index.html

• http://www.bfr.bund.de/cd/7720

• http://www.bund.net/bundnet/themen_und_projekte/nanotechnologie/nanomaterialien/nanosilber/

Die Bio-Solarzelle oder auch "Grätzelzelle"

Ich muss selber sagen: Grätzelzelle hört sich nach Husten und Halsschmerzen an, ist aber viel harmloser. Also müsst ihr euch keine Sorgen machen, wenn ihr das hier lest ;D.
Die Grätzelzelle ist nach Michael Grätzel benannt, der sie Anfang der 90-er entdeckt hat und auch das Patent für sie besitzt.
Wichtig für den Aufbau der Grätzelzelle sind Anthocyane. Diese sind rote Farbstoffe aus der Natur, z.B. aus Himbeeren oder Hibiskus. Da die Grätzelzelle die Fotosynthese simuliert, aber einige Einzelheiten des Vorgangs ausgelassen werden, eignen sich die Anthocyane besser als beispielsweise Chlorophyll. Aufgrund ihrer Vorgehensweise wird sie auch oft als organische Solarzelle bezeichnet.
Im Ganzen besteht die Zelle aus zwei aufeinanderliegenden beschichteten Glasplättchen (Negative und positive Elektrode).

• Das Glassubstrat der der negativen Elektrode ist mit Titandioxid beschichtet


• Die positive Elektrode hingegen ist mit einer leitenden TCO- Schicht bezogen, die noch mit Graphit oder Platin überzogen ist (Beide Stoffe dienen der Zelle als Katalysator)

Folgendes passiert in der Zelle, wenn sie mit Licht bestrahlt wird:

Negativ geladene Teilchen lösen sich aus dem roten Farbstoff und streben im Titandioxid direkt auf die Elektrode zu. Wenn die Elektronen ihre Energie an einem elektrischen Gerät abgegeben haben, wandern sie über eine Elektrolytlösung wieder zu den positiv geladenen Farbstoffatomen. Da der Kreislauf somit geschlossen ist, kann elektrischer Strom fließen. Für den Rücktransport der Elektronen zu den positiven Farbstoffen dient die Platin- oder Graphitschicht als Beschleuniger (Katalysator).

Nun sieht man noch auf den Bildern die verschiedenen Platten und die Zelle im zusammengebaut.

Natürlich haben wir die Zellen auch getestet und geschaut unter welchen Bedingungen sie gut arbeiten:

Bei normaler Raumbeleuchtung hat unsere Zelle eine Spannung von 80 mV geschafft. Das Licht hatte eine Stärke von 400 lx. Die Stromstärke konnten wir leider nicht bestimmen, da die von uns verwendeten Geräte dafür zu schlecht waren .

Danach haben wir den selben Versuch mit einer 25 W Lampe gemacht. Die produzierte Spannung betrug 360 mV und die Lichtstärke lag bei 770 lx.

Als wir eine zweite Zelle dazu geschlossen haben, haben wir bei der normalen Zimmerbeleuchtung eine Spannung von 170 mV gemessen und bei der 25W- Lampe eine Spannung von 880 mV. So konnten wir sehen, dass die Werte parallel steigen da, man bei der doppelten Zellen-Anzahl auch ungefähr die doppelte Spannung erhalten hat.

Außerdem war zu beobachten, dass die Spannung war stärkerem Licht steigt und somit die Zelle bei stärkerer Lichteinstrahlung eine höhere Leistung erzielen kann. Deswegen bietet es sich an, die Zellen an Orten mit hoher Sonneneinstrahlung zu verwenden.

Jedoch ist ein Problem der Grätzelzelle, dass die natürlichen Farbstoffe (Anthocyane) mit der Zeit ausbleichen und somit nicht mehr verwendet werden können. Dies ist auch der Grund warum die Grätzelzelle noch nicht eingesetzt werden kann, da es noch nicht gelungen ist einen künstlichen Farbstoff herzustellen, der die gleiche Leistung bringen kann und der nicht allzu teuer ist. Seit mehr als zehn Jahren versucht man diesen schon zu entwickeln und es ist noch nicht abzusehen, wann man soweit sein wird um die Grätzelzelle auf den Markt zu bringen.

Herstellung und Verwendung von Nanosilber

In diesem Post möchte ich euch über Nanosilber berichten oder vielmehr erklären, was Nanosilber ist.
Zuerst einmal muss man wissen, was Silber im chemischen Sinne ist: ein glänzendes Metall, das aus Silberatomen besteht und elektrisch leitfähig ist. (1 mol Silber = 108 g oder auch 6*10^23 Atome)
Nanosilber besteht hingegen nur aus kleinen Silberatomduster, die nur einige hundert Silberatome enthalten und ca. 10-100 nm groß sind. Außerdem ist es meist in Wasser gelöst und goldgelb gefärbt. So viel zu den Unterschieden. Jetzt konzentrieren wir uns nur noch auf Nanosilber.
Nanosilber hat eine bakterizide Wirkung, d.h. es tötet Bakterien ab. Es wird schon in geruchsfreier Unterwäsche und Socken oder in medizinischen Schläuchen, die schwer zu reinigen sind.

Wir haben auch selbst Nanosilber hergestellt:
Man braucht

• 20 ml von einer Silbernitratlösung (1,7 g Silbernitrat in 100 ml)
• 0,5 ml Tanninlösung (0,02 g Tannin in 5 ml)
• 2 ml Natriumcarbonat (0,01 g Natriumcarbonat in 10 ml)

Die Silbernitratlösung und die Tanninlösung werden zusammen mit 110 ml Wasser auf 80°C erhitzt. (Anmerkung: Diese Temperatur erwies sich als zu hoch. Unsrer Einschätzung nach hätten auch knappe 50 °C gereicht.) Danach wird ganz vorsichtig das Natriumcarbonat dazugegeben. Das ganze Gemisch sollte nun eine goldgelbe bis max. braune Farbe erhalten haben. Wird das Gemisch dunkler, so ist kein Nanosilber entstanden, sondern die chemische Reaktion, die stattfand, ist weitergegangen und es sind Silberklümpchen entstanden, die eine Größe oberhalb des Nanobereiches besitzen und somit nicht mehr die Eigenschaften des Nanosilbers besitzen.

Testen des Nanosilbers:

Nun braucht man einen Nährboden den man in zweit Hälften teilt. Die eine bestreicht man mit Wasser und die andere mit Nanosilber. Daraufhin werden beide Seiten mit den selben Bakterienträgern in Verbindung gesetzt. Nachdem man den Nährboden drei Tage lang in einem warmen Schrank bei konstanten 25°C "schwitzen" ließ, konnte man ein Ergebnis auswerten. Bei uns war nur auf der nicht nanosilberbeschichteten Seite ein Wachstum der Keime zu erkennen. Somit ist die Wirkung des Nanosilbers nachgewiesen. Zu möglichen Risiken des Nanosilbers komme ich in einem meiner nächsten Posts.

Selbstreinigende Oberflächen V- Versuche mit der Anstrichfarbe Sto-Climasan Color der Firma "sto"

So jetzt kommen wir zu dem letzten Versuch der Reihe: Diesmal eine Farbe die man in Räumen benutzen soll. Hier geht es weniger um den Lotuseffekt ( in Innenräumen ist er nicht aufgrund des fehlenden Regens nicht möglich), sondern um Gerüche und Farbkleckse die ab und an mal auf die Wand kommen können. Allerdings kann die Farbe auch außen angewendet werden.
Hierfür nehme ich eine Tapete, die spezielle Sto-Cliamsan Farbe und normale Anstrichfarbe (Dispersionsfarbe). Ich male mit ihnen je eine Hälfte der Tapete an. Danach kommt ein verdünnter Tintenklecks und ein Geruch auf beide Seiten. Den Tapetenstreifen trockne ich dann ca. 15 Minuten. Währenddessen muss die Tapete belichtet sein.
Danach erkennt man dass, auf der normalen Dispersionsfarbe der Klecks und der Geruch noch vorhanden sind. Bei Climasan hingegen ist der Fleck so gut wie nicht mehr zu erkennen und der Geruch ist schon viel schwächer geworden. Somit hat der Versuch geklappt.
Die Erklärung hierfür liegt an einem Photokatalysator der in der Farbe ist und die Fähigkeit besitzt, bei Beleuchtung (egal ob Sonnenlicht oder Raumbeleuchtung) verschiedene organische Stoffe abzubauen. Hierfür ist vor allem Titandioxid verantwortlich, dass zwar nanoskalig in der Farbe vorhanden ist, jedoch eine sehr große Oberfläche hat. Chemische Reaktionen führen schließlich zu dem Abbau der Gerüche und Kleckse.

Informationen zu Climasan:

Climasan ist eine neue Entwicklung, die dafür wirbt nicht gesundheitsschädlich zu sein. Sie ist frei von Weichmachern und Lösungsmitteln, was auch vom TÜV bestätigt wurde. Außerdem versichert, dass keine beim Abbau der Stoffe keine Schadstoffe entstehen, da dieser Vorgang die Umkehrung der Photosynthese ist und somit nur Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen. Außerdem sollen auch Zigarettenrauch und -geruch abgebaut werden, was vor allem Raucher ansprechen soll. Jedoch kann die Farbe keine Schimmelpilze entfernen, lediglich ihren Geruch. Deswegen sollte man trotz Climasan immer Lüften.
Die Wirkung von Climasan soll immer konstant bleiben, d.h solange man die Farbe des Zimmers mag, muss man nicht nachstreichen. Außerdem ist die Farbe nicht nur in weiß sondern noch in 80 anderen Pastelltönen. Jedoch ist zu beachten, dass die Farbe nur im Licht aufgrund des Photokatalysators aktiv ist. Deswegen wird empfohlen die Farbe nur in Räumen, die sehr hell sind oder oft mit Licht benutzt werden zu verwenden. Stellen die nie beleuchtet werden, z.B. hinter Schränken braucht man erst gar nicht zu streichen. Allerdings sollte man schon dafür sorgen, dass wenn man ein Zimmer streicht, nicht nur einen Teil mit der Farbe streicht, sondern so viel wie möglich.
(Informationen von: http://www.sto.de/evo/web/sto/32012_DE-StoClimasan_Color-Fragen_zum_Produkt.htm)

Selbstreinigende Oberflächen IV- Versuche mit der Fassadenfarbe Lotusan der Firma "Sto"

Zuerst muss ich sagen, dass ich keine Werbung machen möchte, doch es gibt bis jetzt nur einen Anbieter, der diese Farben verkauft und deswegen habe ich den Namen genannt.

Für diesen Versuch braucht man wieder eine Oberfläche, wie Holz oder einen Stein. Diese wird mit der Farbe angestrichen und dann ein paar Tage bewittert und ins Sonnenlicht und UV-Licht gestellt.
Nach ein paar Tagen soll die gestrichene Oberfläche benetzt werden. Ich habe bei mir beobachtet, dass es keinen sichtbaren Unterschied zu einer normale Fassadenfarbe gab, denn die Oberfläche wurde relativ gut benetzt und Dreck, den ich zuvor daraufgegeben hatte, perlte nicht ab. Somit kann ich für mich sagen, dass der Versuch nicht geklappt hat. Aber bei den anderen meiner Klasse war es manchmal besser und deswegen denke ich, dass die Bewitterung eine große Rolle spielt.
Bei verschiedenen Erfahrungsberichten (unter: http://www.ciao.de/Erfahrungsberichte/Lotusan_Fassadenfarbe__932694) habe ich auch geteilte Meinungen gelesen. Manche Laute schwärmen von der Farbe und andere finden sie ganz schrecklich. Wie gesagt kann ich mir nicht erklären warum es so viele unterschiedliche Ergebnisse gibt, und deswegen sollte meiner Meinung nach, weiter an dieser Farbe gearbeitet werden.

Selbstreinigende Oberflächen III- Versuch 1.4 Behandlung von Holz oder Stein mit einer hydrophoben Beschichtung

Nachahmung vom Lotus-Effekt: Easy-to-clean-Effekt
So, nun kommen wir zu dem Punkt, an dem wir versuchen das ganze von der Natur nachzuahmen. Das nennt man auch Bionik. Dafür brauchen wir eine Oberfläche und eine Flüssigkeit, z.B. Nano-Tool 2. Diese darf aber nicht eingeatmet weden, da sie u.a. Ameisensäure enthält, die schädlich für die Lunge ist. Nano-Tool 2 wird auf die Oberfläche gesprüht und muss dann ca. 4-6 Stunden trocknen.
Danach kann man dann die beschichtete Oberfläche ganz einfach ausprobieren- einfach Wasser drauftropfen. Man kann eine deutliches Abperlen erkennen und es bildet sich ein kugelförmiger Tropfen mit einem Kontatwinkel, der >90° ist. Die hydrophobe Schicht hat Nanopartikel, die den Flüssigkeiten keinen Platz zum Benetzen lassen. Diese sind außerdem sehr abriebfest, sodass man das Problem, das in der NAtur noch vorherrschte, gelöst hat, denn diese Schicht ist auch für den Alltagsgebrauch geeignet. Somit hat man es mit dieser Schicht schon geschafft, etwas aus der Nanowelt zu übernehmen, dass unter normalen Umständen einsatzfahig ist. Wie das dann aussehen soll, seht ihr hier:

Selbstreinigende Oberflächen III- Versuch 1.3 Lotus Effekt - Selbstreinigung von Blättern: hydrophile und hydrophobe Verschmutzung

So nund folgt der nächste Versuch. Und es wird jetzt interessant: Jetzt kommen wir zu der Selbstreinigung von Oberflächen. Man nehmen einmal ein hydrophiles Blatt, z.B. Efeu und einmal ein hydrophobes Blatt, z.B. Kohlrabi.
Nun gibt man auf beide Blätter ein wenig Erde und spüle diese mit Erde herunter. Beim Efeublatt kann man eine deutliche Spur der Erde erkennen, jedoch ist dies beim Kohlrabiblatt anders: Hier wird der Schmutz vollständig runtergespült und man keine Anzeichen mehr auf die Erde erkennen kann. Aber woran liegt das?
Nun, wie schon in Versuch 1.2 erklärt gibt es auf dem Kohlrabiblatt nanoskalige Noppen mit einer Wachsschicht. An diesen ist nun der Schmutz. Wird jedoch mit Wasser gespült, so geht der Schmutzpartikel mit dem Wasser hinunter, da die Oberfläche die der Schmutz beim Wassertropfen berührt, größer ist, als die der Noppen. Somit hat der Schmutzpartikel eine stärkere Adhäsion zu Wasser als zu den Noppen.
Adhäsion beschreibt das Anhaften eines Stoffes am andren. Je stärker sie ist desto stärker haften zwei Stoffe aneinander.
Beim Efeublatt ist die Adhäsion des Schmutzpatikels am Wasser nich so stark wie die zum Blatt, weil dort keine nanoskaligen Strukturen vorhanden sind. Deswegen bleiben dort Rückstände zurück.
Unten sind nochmal Zeichnungen, die das ganze graphisch darstellen sollen: