Zunehmend werden innovative Chemikalien und Materialien, wie Advanced Materials, in den verschiedensten Anwendungsbereichen eingesetzt. Advanced Materials, zu denen zum Beispiel Nanomaterialien oder Biopolymere zählen, stellen die etablierte Sicherheitsund Risikobewertung vor neue Herausforderungen, da sie aufgrund ihrer Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit besondere Eigenschaften aufweisen, die sie von konventionellen Materialien unterscheiden. In den letzten Jahren wurden Konzepte wie z. B. „Safe-byDesign“ für Nanomaterialien entwickelt, um den Sicherheitsaspekt bereits in der frühen Design- bzw. Entwicklungsphase zu integrieren. Dieses Konzept wurde weiterentwickelt, auf andere Advanced Materials und generell auf Chemikalien ausgeweitet sowie um den Aspekt der Nachhaltigkeit zu „Safe-and-Sustainable-by-Design“ (SSbD) erweitert. Ein Rahmenwerk für eine Sicherheits- und Nachhaltigkeitsbewertung wurde im Jahr 2022 vom Joint Research Centre (JRC) der Europäischen Kommission vorgelegt und soll dazu beitragen, die ambitionierten Ziele des europäischen „Green Deal“ und die der „Chemical Strategy for Sustainability“ (CSS) zu erreichen. Das SSbD-Rahmenwerk soll Unternehmen und Organisationen Hilfestellung bieten, nicht nur die Sicherheit, sondern auch die ökologische und sozioökonomische Nachhaltigkeit zu bewerten und diese beim (Re-)Design von Chemikalien und Materialien zu berücksichtigen. Eine Anwendung des SSbD-Konzepts beruht derzeit auf Freiwilligkeit. Die praktische Umsetzung stellt für Hersteller aufgrund der Komplexität und oftmals fehlender Daten eine umfangreiche Aufgabe dar. Geeignete Rahmenbedingungen und zusätzliche Maßnahmen zum Kompetenzaufbau, zur Kooperation und Koordination sowie zur Unterstützung sind notwendig, um eine Umsetzung des SSbDKonzeptes in Unternehmen – insbesondere in kleinen und mittleren Unternehmen (KMUs) – weiterhin zu fördern.

In der Zahnheilkunde zeigt sich in den letzten Jahren ein Trend zur Verwendung von metallfreien Zahnimplantaten. Implantate aus Titan, deren Einsatz als Zahnersatz jahrzehntelang als „Goldstandard“ galt, können mittlerweile durch biokompatible Implantate, bestehend aus Keramikmaterialien ergänzt oder sogar ersetzt werden. Neben dem ästhetischen Aspekt eines keramischen Zahnersatzes, zeigt sich auch eine bessere Gewebeverträglichkeit bei Patient:innen, die allergisch gegen einzelne Bestandteile der Titanimplantate reagieren oder Vorerkrankungen wie Diabetes haben. Keramische Zahnimplantate bestehen unter anderem aus Zirkoniumdioxid (ZrO2) mit hoher Beständigkeit und Lebensdauer. Diese zeigen auch verbesserte Einheilungschancen in den Knochen (Osseointegration). Insgesamt ergeben sich dadurch neue Chancen in der Zahnheilkunde. Keramik ist ein inertes (nicht reaktives) Material und wird in der Orthopädie, z. B. für Hüftimplantate bereits länger als biokompatibler Werkstoff verwendet. Allerdings könnten beim Setzen oder Tragen der Zahnimplantate entweder technische Nanomaterialien, die in den Keramikkompositen eingesetzt werden, freigesetzt werden, und/oder es kann nanoskaliger Abrieb in Form von „sekundären“ Nanopartikeln entstehen. Dieser Abrieb kann in weiterer Folge entweder verschluckt oder eingeatmet werden. Bei Zulassungsverfahren für innovative Kompositwerkstoffe ist es daher unerlässlich, mögliche Gesundheitsrisiken zu berücksichtigen und nanospezifische Toxizitätseffekte näher zu untersuchen. Bislang sind keine negativen Wechselwirkungen im menschlichen Körper bekannt, jedoch gibt es bisher kaum Langzeitstudien zu möglichen Risiken für Mensch und Umwelt. Dieses Dossier erläutert die Materialeigenschaften von keramischen Zahnimplantaten im Vergleich zu herkömmlichen Implantaten aus Titan und bietet einen Überblick über mögliche Risiken und Chancen zur Verwendung dieses Werkstoffes in der Zahnimplantologie.

In der Kosmetikindustrie wird eine Reihe von Nanomaterialien eingesetzt, um die Eigenschaften von Produkten zu verbessern. Während bei löslichen und biologisch abbaubaren Nanomaterialien, wie sie etwa zum Wirkstofftransport in die Haut eingesetzt werden, keine oder nur geringe Gesundheitsbedenken bestehen, sind es vor allem die unlöslichen und persistenten Nanopartikel, die Anlass zu Besorgnis geben. Das sind Stoffe, die etwa als UV-Filter, als Farbstoff oder aufgrund ihrer antibakteriellen oder antioxidativen Eigenschaften eingesetzt werden. Um ein möglichst hohes Schutzniveau für Verbraucher:innen zu gewährleisten, wurde 2009 die EU-Kosmetikverordnung angepasst, wobei besondere Bestimmungen für Nanomaterialien eingeführt worden sind. Diese umfassen die Meldung von kosmetischen Mitteln mit Nanomaterialien an die Europäische Kommission, eine umfassende Sicherheitsbewertung sowie die Kennzeichnung von nanoskaligen Inhaltsstoffen am Produktetikett. Kosmetika sind die einzigen Konsumgüter mit derartigen Vorschriften in der EU. In den USA beispielsweise, gibt es diese Regulierungen zum Schutz der Verbraucher:innen. Der technische Fortschritt, aber auch die Erfahrungen der letzten Jahre bei derUmsetzung der Bestimmungen für Nanomaterialien in der EU-Kosmetikverordnung, machen nunmehr eine Adaptierung und Aktualisierung notwendig. Die Definition des Begriffs „Nanomaterial“ in der Verordnung, das Prozedere der Sicherheitsbewertung, das Notifizierungsverfahren und die Methode der Kennzeichnung sind nun Gegenstand der Überprüfung auf EU-Ebene.

Nanocarrier sind innovative Transport­ und Verkapselungssysteme unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Struktur und werden zu den Advanced Materials gezählt.Sie werden in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, vor allem in der Medizin, in Kosmetikprodukten oder der Landwirtschaft, ebenso wie in Nahrungsergänzungsmitteln und Haushaltsprodukten. Nanocarrier können empfindliche Wirkstoffe schützen, deren Freisetzung verzögern und sogar einen gezielten Transport zum Wirkort ermöglichen, wodurch die Effektivität erhöht und etwaige Nebenwirkungen reduziert werden können. In der wissenschaftlichen Literatur werden unter dem Begriff „Nanocarrier“ nicht nur Nanomaterialien gemäß dem Definitionsvorschlag der Europäischen Kommission bis zu einer Größe von 100 nm erfasst, sondern auch Strukturen bis zu 1.000 nm. Derzeit gibt es noch keine einheitliche Definition oder Kategorisierung von Nanocarriern. In diesem Dossier erfolgt eine Einteilung auf Basis ihres Ursprungs und chemischer Zusammensetzung in organische, anorganische und hybride Systeme (Materialkombinationen aus organischen und anorganischen Materialien) sowie Suprapartikel. Wie sich Nanocarrier­Systeme in den verschiedenen Umweltkompartimenten (Boden, Wasser, Luft) verhalten, ist bislang noch wenig erforscht. Analytische Herausforderungen und fehlende standardisierte Testprotokolle erschweren eine umfassende Risikoabschätzung.

Kunststoff ist heute ein allgegenwärtiges Material, das gute mechanische, chemische und thermische Eigenschaften aufweist und daher in vielen Industriezweigen eingesetzt wird. Die größte Herausforderung beim Recycling von Kunststoffabfällen besteht darin, die verschiedenen Kunststoffarten in hoher Homogenität zu trennen. Um unterschiedliche Kunststoffe voneinander zu trennen, verwenden Abfallsortieranlagen automatisierte sensorbasierte Sortiersysteme. Viele technische Kunststoffe, wie Polyoxymethylen (POM), gelangen in gemischte Abfallströme, werden von Sortiersystemen nicht erfasst und daher derzeit kaum bis gar nicht recycelt. Ein innovativer Ansatz zur Verbesserung der Recyclingquoten und der Erreichung der Recyclingziele des Aktionsplans für Kreislaufwirtschaft der EU, ist die markerbasierte Sortierung. Hierfür werden die Markermaterialien in Kunststoffe eingearbeitet, welche erst dadurch von automatisierten Sortiersystemen detektiert werden können, um in weiterer Folge eine verbesserte Homogenisierung zu erzielen. Die markerbasierte Sortierung ist jedoch aufgrund der zu erwartetenden hohen Implementierungskosten derzeit nicht wirtschaftlich. Daher liegt das größte Potenzial für die markerbasierte Sortierung im Bereich der teuren, technischen Kunststoffe. So könnte beispielsweise POM aus Kunststoffbauteilen von Elektroaltgeräten sortenrein ausortiert und rezykliert werden. Dieses Dossier gibt einen Überblick über neuartige Materialien (engl. Advanced Materials) mit spetroskopischen „Fingerabdrücken“ sowie über passende Detektionsmethoden, die für die markerbasierte Sortierung verwendbar sind.

Quantenpunkte (engl. quantum dots, kurz QDs) finden in der Medizin und Umweltforschung immer häufiger Verwendung. Aufgrund ihrer spezifischen optischen Charakteristika können QDs mittels Fluoreszenzanalysen gezielt auch in komplexen Medien, wie Umwelt­ oder Gewebeproben, detektiert werden. Diese einzigartigen Eigenschaften der QDs machen sie für eine Vielzahl von Anwendungen nutzbar, wie etwa für die Verwendung als Fluoreszenzmarker für Zellen, als Kontrastmittel in der Tiefengewebs­ und Tumorbildgebung, in der Biosensorik oder der photodynamischen Therapie sowie für gezielte Medikamentenabgabe. Damit könnten QDs potenziell als auffindbare und eindeutig identifizierbare „Nanotracer“ eingesetzt werden, um spezifische Ziele zu markieren bzw. zu detektieren oder aber auch allgemeine Aussagen zum Verbleib von synthetischen Nanopartikeln (engl. engineered nanoparticles, kurz ENPs) in umweltrelevanten Medien, etwa in Abwässern, ableiten zu können. QDs bestehen zumeist aus metallischen Halbleiterverbindungen, wie Cadmiumselenid (CdSe), Cadmiumtellurid (CdTe), Bleisulfid (PbS) oder Indiumphospid (InP), welche toxisch auf Zellen und Organismen wirken können. Daher wird unter anderem bereits an nichttoxischen kohlenstoffbasierten QDs geforscht. Auch in Alltagsprodukten wie Fernsehern oder Solarzellen werden bereits QDs eingesetzt. Mit der steigenden Anzahl der Einsatzgebiete und der entsprechenden Erhöhung der Produktionsmengen intensiviert sich auch die potenzielle Exposition. Daher werden auch die Risiken für Mensch und Umwelt größer, da eine unbeabsichtigte Freisetzung und dadurch resultierende negative Auswirkungen nicht ausgeschlossen werden können. Bislang existieren jedoch nur begrenzte Daten über mögliche Umwelt­ und Gesundheitsrisiken.

Advanced Materials sind Materialien oder Materialkombinationen mit verbesserten, neuartigen oder einzigartigen Funktionalitäten bzw. Eigenschaften. Sie zählen zu den Schlüsseltechnologien, welche für die Wettbewerbsfähigkeit und das Wirtschaftswachstum in der EU als entscheidend erachtet werden. EUForschungsrahmenprogramme, wie Horizon 2020 und Horizon Europe, spiegeln diese Bedeutung wider. Die neuen Entwicklungen reichen von innovativen Additiven in Lebensmittelverpackungen, über ultraleichte Metallschäume, bis hin zu Transportsystemen für Wirkstoffe in der Medizin oder Kosmetik. In vielen Fällen bieten diese neuartigen Materialien Lösungen für Umweltprobleme, wie zum Beispiel durch Energie- und Materialeinsparungen aufgrund von Gewichtsreduktion, und können somit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung von Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft leisten. Neuartige Materialien und/oder neue Funktionalitäten sind jedoch auch mit Unsicherheiten bezüglich der menschlichen Gesundheit und Umwelt verbunden. Es ist daher wichtig, frühzeitig sicherheitsrelevante Aspekte zu beleuchten und im Sinne des Vorsorgeprinzips mögliche Risiken zu identifizieren. Aufgrund der Komplexität von Advanced Materials sind neue Ansätze erforderlich, um notwendige Kenntnisse über die Sicherheit dieser Materialien zu gewährleisten. Safe-by-Design bzw. Safe-and-Sustainable-byDesign sind Beispiele für solche Ansätze. Ziel ist die Integration von Sicherheit, Kreislauffähigkeit und Funktionalität von Produkten und Prozessen während ihres gesamten Lebenszyklus, um somit potenzielle Risiken für die menschliche Gesundheit und Umwelt schon früh im Innovationsprozess von neuen Materialien zu adressieren. Derzeit ist es noch unklar, ob alle Advanced Materials durch bestehende Regulierungen im Bereich der Chemikaliensicherheit abgedeckt sind. Deshalb ist es notwendig, relevante Bestimmungen und entsprechende Instrumente einer Risikoabschätzung in dieser Hinsicht zu überprüfen, um allfällige gesetzliche Lücken zu antizipieren und füllen zu können.

Um die ökologische Nachhaltigkeit von „Advanced Materials“ (AdMs) in innovativen Solarzelltechnologien (Emerging Photovoltaics, EPVs) abschätzen zu können, ist die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus notwendig. Lebenszyklus­Analysen (Life Cycle Analysis,LCAs) können jene Materialien in einem Produkt identifizieren, die in Relation zu anderen eingesetzten Materialien am meisten zu Umweltbelastungen durch das Gesamtprodukt beitragen. Dies bietet die Möglichkeit, das Produkt im Sinne der Nachhaltigkeit zu optimieren. Bislang durchgeführte LCAs von EPVs sind aufgrund der unterschiedlichen Annahmen und Systemgrenzen kaum vergleichbar und haben Limitierungen, insbesondere aufgrund fehlender Daten. Generell zeigt sich jedoch, dass EPVs verglichen mit konventionellen PVTechnologien einen niedrigeren Energiebedarf und eine kürzere Energierücklaufzeit aufgrund der einfacheren Herstellungsmethoden und des geringeren Materialeinsatzes haben können. Die eingesetzten AdMs weisen in LCAs, etwa im Vergleich mit Solarglas, den für die Elektroden verwendeten (Edel)metallen oder „kritischen Rohstoffen“, nur geringe Umweltauswirkungen auf, vorrangig, weil sie in verhältnismäßig geringen Mengen eingesetzt werden. EPVs haben noch keine Marktreife erlangt, daher wurden bislang noch keine entsprechenden Recyclingtechnologien entwickelt. Die Verbundmaterialien aufzutrennen, stellt eine große Herausforderung beim Recycling dar. Idealerweise sollte bereits beim Design nicht nur die Umweltverträglichkeit („Safe by Design“), sondern auch die Recyclingfähigkeit („Design for Recycling“) berücksichtigt werden und auch darauf geachtet werden, einen geeigneten Kompromiss zwischen höchstem Wirkungsgrad, bester Stabilität, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit zu finden („Sustainability by Design“).

Um die Pariser Klimaziele für 2050 zu erreichen, werden neben klassischen, siliziumbasierten Technologien auch neuartige „Emerging Photovoltaics“ (EPVs) zum Einsatz kommen, die flexible, ultradünne und vor allem leichte Photovoltaik (PV)-Module ermöglichen. Hier eröffnen innovative Werkstoffe und Materialien, sogenannte „Advanced Materials“, neue Anwendungsbereiche und -möglichkeiten. Solche neuartigen PV-Systeme basieren z. B. auf Perowskit-Halbleitern, Quantenpunkten, organischen Halbleitern oder Farbstoffen, die einfach und kostengünstig produziert werden können. Neben der klassischen Energieerzeugung in Form von Freiflächen- und Aufdachanlagen erschließen sie neue Anwendungsfelder wie z. B. tragbare Kleingeräte, gebäudeintegrierte Energiegewinnung auf Fassaden bzw. Fensterflächen oder im Verkehrssektor. Allerdings ist vor einer breiten Kommerzialisierung noch einige Forschungsund Entwicklungsarbeit notwendig, vor allem um den Wirkungsgrad und die Lebensdauer zu erhöhen. Weil der PV-Markt aktuell fast ausschließlich von siliziumbasierten Technologien versorgt wird und die EPVs keinen nennenswerten Marktanteil aufweisen, lässt sich die weitere Marktentwicklung nicht von bisherigen Trends ableiten, sondern muss anhand bestehender Marktsegmente, in welche die Technologie möglicherweise Eingang finden kann, abgeschätzt werden. Zu unterscheiden ist dabei zwischen Anwendungsbereichen, bei denen die Energiegewinnung im Vordergrund steht und solchen, bei denen zwar eine lokale Energieversorgung durch PV angestrebt wird, bei denen die Solarzellen aber zusätzliche Funktionen erfüllen müssen. Der Nutzen der EPVs liegt also nicht ausschließlich in der Stromerzeugung an sich, sondern in den Möglichkeiten, die sich – unabhängig von Stromnetzen – durch eine gezielte lokale Stromversorgung eröffnen.

Titandioxid wird seit den 1960er-Jahren in Europa als Lebensmittelzusatzstoff (E 171) eingesetzt. Lange Zeit ging man davon aus, dassdieses wasserunlösliche Material aufgrund seiner geringen Absorption keine negativen gesundheitlichen Effekte verursacht. In den letzten Jahren zeigten aber Untersuchungen an Tieren Hinweise auf ein dosisabhängiges toxisches Potenzial bei oraler Aufnahme, vor allem Schädigungen der Leber und der Nieren, Entzündungsreaktionen, Veränderungen an der Milz und am Herz. Ebenso wurde eine Akkumulation in Organen festgestellt und einzelne Arbeiten zeigten auch eine Auswirkung auf die Darmflora sowie das Immunsystem. Eine Studie liefert auch Hinweise auf ein mögliches krebsförderndes Potenzial. Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bewertet den Stoff als unbedenklich bei oraler Aufnahme. E 171 kann einen Anteil von bis zu 59 % der Partikeln in einer Größenordnung von unter 100 nm aufweisen. Die französische Behörde für Lebensmittelsicherheit (ANSES) sieht auf Basis der bislang vorliegenden Studien große Unsicherheiten hinsichtlich möglicher gesundheitlicher Effekte, insbesondere durch den hohen nanopartikulären Anteil. Die französische Regierung hat deshalb ein Verbot von E 171 ab 1.1.2020 für ein Jahr beschlossen. Verbraucherschutzorganisationen verlangen eine Ausweitung des Verbots auf die gesamte EU. Die Industrie betont, dass E 171 sicher sei und befürchtet negative wirtschaftliche Folgen. Einige Süßwarenhersteller haben dennoch ihre Rezepturen bereits geändert und setzen kein E 171 mehr ein. Die Europäische Kommission ändert die Spezifikationen für E 171, sodass dieses zukünftig nur mehr maximal einen Anteil von 50 % an Nanopartikeln enthalten darf.

Dieses NanoTrust Dossier beschäftigt sich mit bio-inspirierten und biomimetischen Nanomaterialien. Zuallererst erfolgt eine Begriffsklärung, in der zwischen bio­inspirierter bzw. biomimetischer Nanotechnologie und Bionanotechnologie unterschieden wird. Anschlie­ßend werden die Grundlagen bio­inspirierter und biomimetischer Nanomaterialien präsentiert. Es folgt eine systematische Einteilung von Synthesemethoden bio­inspirierter und biomimetischer Nanomaterialien. Diese Einteilung ist nach der Methode der Herstellung der Materialien angeordnet, nicht nach Funktionalität. Dies soll eine schlüssigere Korrelation mit Sicherheitsaspekten, die in vielen Fällen erst erstellt werden muss, ermöglichen. Eine Anordnung nach Materialeigenschaften oder auch Materialzusammensetzungen ist in Folge der großen Vielfalt nicht sinnvoll. Au­ßerdem spielen neben der Chemie auch physikalische Parameter wie Größe, Struktur und Oberflächenbeschaffenheit bei der Bewertung eine wesentliche Rolle. Zusammenfassend ist zu sagen, dass bio-inspirierte und biomimetische Nanomaterialien, sofern die Materialentwicklung von einer entsprechenden sicherheits­ und nachhaltigkeitsorientierten Technikfolgenabschätzung begleitet ist, wichtige Grundstoffe als sogenannte funktionale Advanced Materials in Forschung, Entwicklung und Industrie darstellen.

In der Europäischen Union (EU) ist das Chemikalienrecht weitgehend harmonisiert. Jedoch werden Nanomaterialien, obwohl sie bereits seit Jahrzehnten in Gebrauch sind, in der Gesetzgebung häufig nicht speziell geregelt. Informationen darüber, wie, wo, und in welchen Mengen sie auf dem EU-Markt verwendet werden, sind rar. Da sich kein EU-weites Nanoregister in Planung befindet, haben viele Mitgliedstaaten national verbindliche Register eingeführt. Frankreich machte 2013 mit dem ersten nationalen Nanoregister den Anfang. Vier weitere Länder der Europäischen Union und des Europäischen Wirtschaftsraums (EWR) sind dem Beispiel gefolgt. Alle der nationalen Nanoregister legen starken Wert auf die Vermeidung von Risiken für die menschliche Gesundheit und für die Umwelt, unterscheiden sich jedoch in Bezug auf die eingeforderten Informationen oder den Zeitpunkt der Registrierung.

Wie schon im 7. Rahmenprogramm für Forschungsförderung der Europäischen Kommission, widmen sich auch im 8. Rahmenprogramm – Horizon 2020 – zahlreiche Forschungsprojekte den Environment, Health und Safety (EHS) Aspekten von Nanotechnologien. Projekte die sich mit der Risikobewertung und Regulierung sowie der Standardisierung von Mess- und Analysemethoden beschäftigen sind ebenso vertreten wie Forschung zu Produktionstechniken oder Qualitätsstandards. Zudem befassen sich einige Projekte mit Themen wie Lebenszyklusanalysen, Safe-by-Design oder Nachhaltigkeit in Produktionsprozessen. Projekte, die sich mit der Toxizität von Nanomaterialien befassen, legen den Fokus verstärkt auf Langzeitstudien oder auf die (Weiter-)Entwicklung von Testverfahren. Andere Horizon 2020 Projekte widmen sich dem Zusammenführen und der Harmonisierung von Daten und Datenbanken. Es finden sich vermehrt Projekte, welche sich mit Computermodellen für die Analyse von Gesundheitsrisiken und Expositionsszenarien befassen, die in Form von Online-Plattformen oder Tools für Regulator*innen, Entwickler*innen und Forscher*innen zur Verfügung gestellt werden. Verglichen mit dem 7. Rahmenprogramm finden sich in Horizon 2020 mehr Projekte, die sich mit der physikochemischen Charakterisierung oder der Entwicklung von Mess- und Analysemethoden von Nanomaterialien auseinandersetzen sowie verstärkt Nanoinformatikprojekte, die bereits bestehende Daten europaweit bündeln sollen.

Kunststoffen werden unterschiedliche Additive zugesetzt, um entweder die Verarbeitbarkeit zu verbessern, die Produkteigenschaften zu verändern oder um sie gegen Wärme, UV bzw. Lichteinflüsse zu schützen. Bei einem Polymer-Nanokomposit weisen die Additive zumindest in einer Dimension eine Größenordnung von unter 100 nm auf und können plättchen-, faser- oder partikelförmig sein. Sie dienen vor allem der Verbesserung der Zugfestigkeit, der Wärmeformbeständigkeit, des Brandschutzes, der optischen und elektrischen Eigenschaften sowie der Barriereeigenschaften des Kunststoffs. Zu den Nano-Additiven zählen Schichtsilikate wie Montmorillonit, kohlenstoffbasierte Additive (z. B. Carbon Black, Carbon Nanotubes, Graphen), nanoskalige Metalloxide (z.B. SiO2, TiO2, Al2O3), Metalle (z. B. Nanosilber, -gold, -kupfer) oder organische Additive wie Nanocellulose oder LigninNanopartikel. Neben der Ressourceneinsparung und der Gewichtsreduktion haben NanoAdditive auch das Potenzial schädliche Substanzen, wie z.B. umweltproblematische halogenierte Flammschutzmittel, zu ersetzen. Polymer-Nanokomposite finden weltweit bereits in Verpackungsmaterialien, der Automobilindustrie und dem Transportwesen, der Luftund Raumfahrt sowie in der Energietechnologie, aber auch in Sportartikeln, Anwendung. Unternehmensbefragungen in der österreichischen Automobil- und Elektronikindustrie haben jedoch gezeigt, dass Nano-Additive derzeit in diesen Branchen noch eine untergeordnete Rolle spielen. Die Gründe sind vor allem Probleme mit der Dispergierbarkeit, die Herstellung in größerem Maßstab, ein zu hohes Preisniveau und ein ungewisser Einfluss auf Mensch und Umwelt. In Hinblick auf Freisetzung, Exposition und Umweltverhalten bestehen noch erhebliche Wissenslücken und Forschungsbedarf.

Eine Reihe von Konzepten befasst sich mit sicherheitsrelevanten Fragestellungen bezüglich innovativer Materialien und Produkte. Das Safe-by-Design (SbD)-Konzept ist eines davon und hat zum Ziel, diese Sicherheitsfragen schon zu Beginn und während der gesamten Produktentwicklungsphase zu berücksichtigen. Durch die nanospezifischen SbD­-Konzepte sollen die herrschenden Unsicherheiten über die potenziellen Risiken für Umwelt und menschliche Gesundheit schon früh im Innovationsprozess von neuen Nanomaterialien und -produkten adressiert werden. Die Grundannahme des SbD-Konzeptes besagt, dass Risiken durch den Einsatz von möglichst sicheren Materialien, Produkten, Werkzeugen und Techniken reduziert werden können. Augenmerk wird dabei besonders auf die Produktentwicklungsphase gelegt, in welcher bei der Auswahl dieser Faktoren noch steuernd eingegriffen werden kann. Die frühe Integration von Sicherheit in den Innovationsprozess gilt im Sinne des Vorsorgeprinzips generell als erstrebenswert.

Nanomaterialien können die Eigenschaften von Lebensmittelkontaktmaterialien verbes­sern. Insbesondere für Lebensmittelverpa­ckungen aus Kunststoff sind derartige Inno­vationen von großem Interesse. Sie zielen da­rauf ab, die Lagerungsfähigkeit von Lebens­mitteln zu erhöhen und damit die Frische so­wie Qualität zu gewährleisten. Auch die tech­nischen Eigenschaften, wie Härte, Abriebbe­ständigkeit oder Verarbeitbarkeit von Materi­alien sollen verbessert werden. Lebensmittelkontaktmaterialien unterliegen zum Schutz der VerbraucherInnen in der EU einer Reihe von Vorschriften. Nanomaterialien müssen zu­gelassen werden und werden von der Euro­päischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) einer Sicherheitsbewertung unterzo­gen. Bei den in der EU zugelassenen Nano­materialien werden Spezifikationen und Beschränkungen für eine Verwendung festgelegt, um eine Exposition der VerbraucherInnen zu verhindern oder so gering wie möglich zu hal­ten und damit ein gesundheitliches Risiko auszuschließen. In Recycling-­ bzw. Abfallbehand­lungsanlagen kann es zu erhöhter Ultra-­ bzw. Feinstaubbelastung von ArbeitnehmerInnen kommen, wodurch auch unbeabsichtigt Nano­materialien freigesetzt werden können. Bis­lang gibt es jedoch keine verlässlichen Nach­weise, dass das Recycling von Nanomaterial-haltigen Polymeren zu einer erhöhten Exposi­tion von ArbeitnehmerInnen führt. Hinsichtlich der Umweltschutzaspekte ist bis dato wenig über das spezifische Verhalten von Nanoma­terialien und -kompositen während Abfallbehandlungsprozessen bekannt. Auch wären umfassende Untersuchungen zur Rezyklier­barkeit von Nanokompositen im Sinne einer nachhaltigen Nanotechnologie notwendig.

Spätestens seit den Konflikten um die Gen­technologie in den 1990er-Jahren ist Risikokommunikation ein fixer Bestandteil der Technologieregulierung geworden: Ob Behörden, Wissenschaft und Forschung, Wirtschaft und Industrie, Interessensvertretungen und Bür­gerInnen: Ihre Ansichten und Bedürfnisse sol­len berücksichtigt und in Regulierungskontext eingebunden werden. Dabei gestaltet sich Ri­sikokommunikation je nach Funktion und Ziel­setzung unterschiedlich. Voraussetzungen da­für, dass Risikokommunikation gelingen kann, sind Faktoren wie Zeitpunkt, beteiligte Akteu­re, AdressatInnen sowie angemessene Aufbereitung der Information und Transparenz des Prozesses. Diese Prozesse müssen auch im zeitlichen Verlauf regelmäßig evaluiert und angepasst werden.Im deutschsprachigen Raum ist Risikokom­munikation ein Teil der Nano­-Regulierungs­politik und in den Nationalen Aktionsplänen festgelegt; Umsetzungsberichte evaluieren diese Strategien. Dieses Dossier gibt Einblick in Grundlagen der Risikokommunikation, be­vor es beispielhaft auf Kommunikationskon­zepte und ­Leitfäden aus der Schweiz, Deutsch­land und Österreich eingeht.