Neuartige Materialien

3D-Modell einer abstrakten sechseckigen Atomverbindung

Technischer Fortschritt wird oft erst durch neu- oder weiterentwickelte Materialien möglich. Auch für den Umwelt-, Ressourcen- und Klimaschutz braucht es die richtigen Werkstoffe. Heute werden Materialien gezielt mit Blick auf ihre Eigenschaften und Anwendungsfelder entwickelt. Nicht selten bilden bewusst gestaltete Nanostrukturen die Basis für die veränderten Funktionen und Eigenschaften. Da diese oftmals nicht unter die Definitionsempfehlung der EU-Kommission aus dem Jahr 2011 fallen, hat man bereits frühzeitig den Arbeitsbegriff der sogenannten "advanced materials" geprägt. Er fand Eingang in die Dokumentation "Support for 3rd regulatory review on nanomaterials – environmental legislation" sowie ins 8. Forschungsrahmenprogramm Horizon 2020.

Auch auf Nano-Ebene neu

Werkstoffe und Materialien, deren Eigenschaften sich nicht allein aus der Chemie ihrer jeweiligen Rohstoffe erklären lassen, werden häufig als "neuartige Materialien" (englisch: advanced materials) bezeichnet. Ein prominentes Beispiel dafür sind die Nanomaterialien, bei denen Partikelgröße und Oberflächenbeschaffenheit die Eigenschaften bestimmen. Sie sind für verschiedene Anwendungsfelder gesetzlich geregelt, auch die Europäische Chemikalienverordnung REACH wurde an ihre Besonderheiten angepasst. Struktur- und Oberflächenphänomene spielen sich aber längst nicht nur im Größenbereich bis 100 Nanometer (nm) ab. Die besonderen Eigenschaften der vielen, sehr verschiedenen neuartigen Materialien beruhen häufig auf gezielt im Bereich unterhalb eines Mikrometers (0 bis 1.000 nm) aufgebauten Strukturen.

Neuartige Materialien im Blick behalten

Neuartige Materialien wie weiterentwickelte Kunststoffe, gezielt aufgebaute nano-biologische Strukturen oder Glas- und Keramikwerkstoffe mit neuen Eigenschaften können unter anderem in den Bereichen Energie, Mobilität oder Gesundheit eingesetzt werden. Sie bergen die Hoffnung auf effektiveren Ressourcen-, Umwelt- und Klimaschutz. Ob und unter welchen Bedingungen neuartige Materialien diese Hoffnungen erfüllen könnten, welche (neue) Fragen die Entwicklung und der Einsatz neuartiger Materialien für den Umweltschutz aufwirft und wie man den neuen Herausforderungen begegnet, will jedoch sorgsam abgewogen werden. Dabei muss auch der Ansatz der Kreislaufwirtschaft berücksichtigt werden. Zudem ist zu prüfen, ob die bestehenden gesetzlichen Regelungen ausreichend auf die Besonderheiten der verschiedenen Materialien der Zukunft vorbereitet sind. 

Das Bundesumweltministerium begleitet die Entwicklung neuartiger Materialien

Im Rahmen des NanoDialogs der Bundesregierung kamen im Jahr 2019 Experten aus Industrie, Behörden, Umwelt- und Verbraucherschutz im Bundesumweltministerium zum FachDialog "Advanced Materials" zusammen. Mit ihren Erfahrungen aus der (anhaltenden) Debatte um einen verantwortungsvollen Umgang mit Nanotechnologien diskutierten sie die Frage, wie auch andere neuartige Materialien nachhaltig und umweltfreundlich entwickelt und eingesetzt werden können.

Aufbauend auf den Beobachtungen aus dem FachDialog wurde ein Forschungsprojekt gestartet, das systematisch beleuchtet, wie ein sicherer und nachhaltiger Umgang mit neuartigen Materialien möglich sein kann. Dafür arbeitet das Umweltbundesamt (UBA) mit der Universität für Bodenkultur Wien und Ökopol zusammen. Im Rahmen dieses Projektes führt das UBA drei Themenkonferenzen durch:

  • Dezember 2019 – Dessau, Umweltbundesamt: Überblick über Neuartige Materialien und ihre Anwendungen
  • Juni 2020 – Paris, im Vorfeld des Treffens der OECD Working Party on Manufactured Nanomaterials (WPMN): Regulatorische Herausforderungen durch neuartige Materialien
  • Mai 2021 – Berlin, Bundesumweltministerium: Präsentation der Projektergebnisse