Fragen & Antworten

1. Was ist die Innovationsallianz CNT Deutschland (Inno.CNT)?
2. Welche Ziele verfolgt Inno.CNT?
3. Aus welchen Projekten besteht die Initiative?
4. Wie wird die Inno.CNT finanziert?
5. Welche Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen stehen hinter Inno.CNT?
6. Können sich weitere Partner an der Innovationsallianz beteiligen?
7. Welche Bedeutung hat Inno.CNT für Wirtschaft und Gesellschaft?
8. Wie können Unternehmen in Deutschland von der Initiative profitieren?
9. Was sind Carbon Nanotubes (CNT)?
10. Welche Eigenschaften haben CNT?
11. Wie werden CNT hergestellt?
12. Welche Produkte mit CNT gibt es bereits?
13. Welche visionären Produkte und Problemlösungen sind mit CNT mittelfristig realisierbar?
14. Haben CNT eine Bedeutung für den Umweltschutz?
15. Ist der Vergleich von CNT mit Asbest haltbar?
16. Welchen Beitrag leistet Inno.CNT beim Thema Sicherheit?
17. Welche Risiken gibt es für Mitarbeiter im Rahmen der Produktion von CNT?
18. Wie werden CNT abgebaut bzw. entsorgt?
19. Kann ich als Verbraucher erkennen, ob ein Produkt CNT enthält?

1. Was ist die Innovationsallianz CNT Deutschland (Inno.CNT)?

Die Innovationsallianz Carbon Nanotubes (CNT) ist ein eng vernetzter Forschungsverband, an dem ca. 80 namhafte Partner aus Wissenschaft und Industrie beteiligt sind. Die CNT-Initiative ist Teil der Hightech-Strategie der Bundesregierung und wird im Rahmen des Rahmenprogramms „Werkstoffinnovation für Industrie und Gesellschaft“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Insgesamt besteht die Initiative aus 18 Projekten.

2. Welche Ziele verfolgt Inno.CNT?

Ziel der Initiative ist es in einem für die Wettbewerbsfähigkeit und das Wachstum der deutschen Industrie entscheidenden Technologiebereich – der neuen Werkstoffe – zusätzliche Innovationskräfte zu mobilisieren, um die Zeitspanne, die neue Produkte bis zum Markteintritt brauchen, deutlich zu verkürzen. Damit soll ein aktiver Beitrag zur Sicherung des Standorts, seiner Arbeitsplätze und des Wohlstands seiner Menschen geleistet werden. Gleichzeitig will die Initiative durch innovative Problem- und Produktlösungen helfen, die Lebensqualität und die Zukunftsfähigkeit in unserer Gesellschaft zu steigern, z. B. durch signifikante Beiträge bei der Lösung dringender Probleme auf den Gebieten der umwelt- und klimaverträglichen Mobilität und Energieversorgung.

3. Aus welchen Projekten besteht die Initiative?

Insgesamt besteht die CNT-Initiative aus 18 aufeinander abgestimmten Projekten. Drei Projekte beschäftigen sich mit Querschnittstechnologien und erarbeiten Lösungen für die Herstellung, Funktionalisierung und Dispergierung von Carbon Nanotubes. Jeweils fünf Projekte sind den Anwendungsbereichen Energie & Umwelt, und (Leicht-)Bau, sowie vier dem Bereich Mobilität zugeordnet. Ein Projekt befasst sich mit den Querschnittsthemen Gesundheit, Sicherheit und Qualität.

4. Wie wird die Inno.CNT finanziert?

Für die Durchführung der Innovationsallianz CNT wird ein Finanzbedarf von ca. 80 Mio. Euro benötigt. Dieser Betrag wird im Rahmen des Programms „Werkstoffinnovation für Industrie und Gesellschaft“ zur Hälfte vom Bundesministerium für Bildung und Forschung aufgebracht, die andere Hälfte wird aus Mitteln der beteiligten Partner finanziert. Darüber hinaus plant die deutsche Wirtschaft Investitionen in den Aufbau einer leistungsstarken CNT-Industrie in den nächsten zehn Jahren von voraussichtlich rund 200 Mio. Euro.

5. Welche Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen stehen hinter Inno.CNT?

Um der Bedeutung des Themas Rechnung zu tragen und um zusätzliche Wachstumskräfte der Industrie zu mobilisieren, hat sich in der Innovationsallianz CNT ein außergewöhnlich großer Kreis von ca. 80 Partnern aus Wissenschaft und Industrie zusammengefunden, die in Deutschland im CNT-Bereich über eine anerkannte Kompetenz verfügen. Eine Auflistung der beteiligten Partner finden Sie hier.

6. Können sich weitere Partner an der Innovationsallianz beteiligen?

Bei der Innovationsallianz handelt es sich um einen Cluster aus 18 Projekten, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden. Ein Beitritt zu diesen laufenden Projekten ist nicht ohne Weiteres möglich. Grundsätzlich fördert das BMBF ausschließlich deutsche Initiativen.
Interessierte können sich auf der Webseite www.inno-cnt.de sowie durch die Teilnahme an den öffentlichen Jahreskongressen über die Fortschritte der Inno.CNT-Projekte informieren. Aus diesen Kontakten entstehende weitere Projekte könnten die derzeitigen Aktivitäten der Innovationsallianz ergänzen, auch mit ausländischen Partnern.

7. Welche Bedeutung hat Inno.CNT für Wirtschaft und Gesellschaft?

CNTs haben das Potenzial völlig neue Werkstoffe mit überlegenen Materialeigenschaften hervorzubringen. Deshalb sind sie eine Schlüsseltechnologie, die als wichtiger Wertschöpfungsfaktor zahlreiche andere Branchen zukünftig beeinflusst. Dieser Leitmarkt soll mit Inno.CNT in Deutschland etabliert werden. Bereits heute hat Deutschland eine weltweit führende Rolle im Bereich der Carbon Nanotubes und stärkt diese Position mit der Innovationsallianz CNT noch einmal zusätzlich. Insgesamt beziffern Experten den Zukunftsmarkt mit CNT-Anwendungen auf einen dreistelligen Milliarden-Betrag. Wenn dieser Markt in großen Teilen in Deutschland entwickelt werden kann, können in den kommenden Jahren über 100.000 neue Arbeitsplätze nicht zuletzt in Deutschland entstehen. Darüber hinaus fokussiert sich Inno.CNT auf die Felder Energie & Umwelt, Mobilität und (Leicht-)Bau und leistet damit einen aktiven Beitrag für einen nachhaltige Entwicklung im Umweltschutz, hilft die Lebensbedingungen der Menschen zu verbessern und liefert überzeugende Antworten auf drängende Zukunftsfragen.

8. Wie können Unternehmen in Deutschland von der Initiative profitieren?

Durch die Konzentration des Know-hows auf dem Gebiet der Carbon Nanotubes ist Inno.CNT eine hervorragende Informationsplattform für alle Fragen rund um den Einsatz von CNTs in vielen industriellen Anwendungen. Interessierte Unternehmen haben die Möglichkeit, gezielt Kontakt aufzunehmen und mit führenden Experten gemeinsam innovative Lösungsstrategien für Werkstoffapplikationen zu diskutieren und für das eigene Unternehmen auszuloten. Weitere Informationen erhalten Sie über das Inno.CNT Informationsbüro, das via E-Mail unter info@inno-cnt.de sowie unter der Telefonnummer 01805/133 422* (0,14 €/Min. aus dem Festnetz der Dt. Telekom, Mobilfunkpreise abweichend) erreichbar ist.

9. Was sind Carbon Nanotubes (CNT)?

Carbon Nanotubes (CNT) sind mikroskopisch kleine Kohlenstoffröhrchen mit einer Vielzahl überlegener Materialeigenschaften. Man kann sie sich vorstellen als aufgerollte Graphitschicht. Aufgrund ihrer spezifischen Charakteristika wie z. B. einer enorm hohen Festigkeit, der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit etc. weisen CNTs ein breites Anwendungsspektrum auf, das in seiner Gesamtheit aber noch nicht erschlossen ist. Die Carbon Nanotubes unterteilen sich in Single Wall Carbon Nanotubes (SWNT) und Multi Wall Carbon Nanotubes (MWNT). Die Kohlenstoff-Röhrchen besitzen einen Durchmesser von 1 bis einigen 100 Nanometer (nm). Damit sind sie etwa 10.000 Mal kleiner als ein menschliches Haar. Gleichzeitig sind sie aber zwei bis 50 Mikrometer (Millionstel Meter) lang.

10. Welche Eigenschaften haben CNT?

Die elektronischen Eigenschaften von Carbon Nanotubes hängen eng mit der Struktur der Nanoröhren zusammen. So kann die elektrische Leitfähigkeit – je nach Struktur – metallisch oder halbleitend sein. Bei niedrigen Temperaturen werden auch supraleitende CNT möglich. Besonders spektakulär sind die mechanischen Eigenschaften von CNT. Bezogen auf ihr Gewicht haben sie rechnerisch eine 400fach höhere spezifische Festigkeit als Stahl oder Aluminium und eine 20fach höhere Festigkeit als Carbonfasern. Für Anwendungen im Bereich der Elektronikindustrie sind vor allem die Strombelastbarkeit und die Wärmeleitfähigkeit von CNT interessant. Schätzungen gehen davon aus, dass die Strombelastbarkeit von CNT etwa 1000-mal höher als bei Kupferdrähten ist. Die Wärmeleitfähigkeit liegt ungefähr doppelt so hoch wie bei Diamanten – dem besten natürlich vorkommenden Wärmeleiter.

11. Wie werden CNT hergestellt?

Bislang gibt es drei Verfahren, um Carbon Nanotubes herzustellen: die Lichtbogenentladung, die Laserablation sowie die katalytische Zersetzung. Die Lichtbogenentladung war die Methode, durch die 1991 mehrwandige Carbon Nanotubes (MWNT) eine breite Beachtung fanden. 1993 wurden die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren entdeckt. Sie können ebenfalls im Lichtbogen hergestellt werden, wenn man Katalysatoren zusetzt. 1996 wurde ein Laserverfahren zur Herstellung von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren vorgestellt. Bei dieser Methode wird Graphit mit Hilfe eines Lasers verdampft. Die dritte Möglichkeit, CNT herzustellen, besteht in der katalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass sich weitgehend parallele Kohlenstoffröhren produzieren lassen. Alle drei Verfahren sind mittlerweile soweit entwickelt, dass gezielt gleichmäßige CNT hergestellt werden können.

12. Welche Produkte mit CNT gibt es bereits?

Erste Produkte mit CNT aus dem Freizeitbereich sind bereits auf dem Markt. So hat beispielsweise der Sportgerätehersteller Völkl einen Tennisschläger mit CNT hergestellt. Diese wurden in kleinen Mengen im Kunststoff des Rahmens und im Griff verarbeitet. Die Nanotubes sind auch in Fahrradlenkern von Easton und Golfschlägern von Aldila zu finden. Darüber hinaus verwendet die finnische Eishockeymannschaft einen Schläger, der CNT von Bayer MaterialScience enthält. Weitere Anwendungen aus der Sportindustrie sind Fahrradhelme, Skier, Surfbretter, Baseballschläger und Sportschuhe aus CNT-haltigen Kunststoffen. Aber auch industriell verwendbare Produkte mit CNT sind bereits erfolgreich gestartet. Beispiel dafür ist ein Kunststofffass mit antistatischer Außenschicht, das die Firma Schütz GmbH auf Basis von Baytubes herstellt. Als hochwertige Transportverpackung sorgt das Kunststofffass dafür, dass sich entflammbare Transportgüter wie Lösemittel und Öle nicht durch elektrostatische Entladungen entzünden können. Diese Eigenschaften machen Baytubes auch für Benzinleitungen zu einem interessanten Werkstoff. Weiteres Beispiel ist ein leitfähiger Kunststoff, den die Firma Ensinger mit Kohlenstoffröhren von Bayer MaterialScience seit Mitte 2007 herstellt. Damit sollen Teile der Außenhaut von Formel-1-Wagen, Flugzeugen und Autos geformt werden.

13. Welche visionären Produkte und Problemlösungen sind mit CNT mittelfristig realisierbar?

Ein Beispiel ist die Luftfahrtindustrie. Bei modernen Flugzeugen werden bereits rund 20-50 Prozent kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) eingesetzt. Da CFKs durch den Einsatz von CNT noch einmal deutlich verbessert werden können, bietet die Luftfahrtindustrie dem Werkstoff CNT in naher Zukunft hoch attraktive Einsatzmöglichkeiten. Weiteres Beispiel ist eine nachhaltige Energieerzeugung mit Windkraftanlagen. Bis 2030 sollen vor den deutschen Küsten so genannte Off-Shore-Anlagen installiert werden, die eine Leistung von 20.000 bis 25.000 Megawatt aus Windkraft generieren sollen. Die Bedingungen auf hoher See setzten jedoch Verbundmaterialien voraus, bei denen vor allem CNT ihre volle Stärke ausspielen können. Und als Zusatz in Hochleistungsbeton könnte die Festigkeit von Beton zukünftig noch einmal um rund 50 Prozent gesteigert werden. Dieser Baustoff auf CNT-Basis ist so in der Lage, zu einer erhöhten Stabilität und Elastizität beizutragen und einen wesentlich verbesserten Erdbebenschutz zu bieten.

14. Haben CNT eine Bedeutung für den Umweltschutz?

Einen Lösungsansatz für einen nachhaltigen Umweltschutz stellen innovative Werkstoffe auf CNT-Basis dar. Denn damit lassen sich beispielsweise Fahr- oder Flugzeuge wesentlich leichter machen und in der Folge kann erheblich Energie eingespart werden. Zusätzlich ermöglichen moderne Werkstoffe die Konstruktion von hoch effizienten Anlagen zur Produktion von regenerativer Energie. Beispiel hierfür sind neuartige Solarzellen sowie Offshore-Windkraftanlagen, die ganz besonders hohe Anforderungen an das Material stellen. Auch zur Sicherstellung der Wasserversorgung können CNT durch neuartige Membrane zur Wasseraufbereitung einen wichtigen Beitrag leisten. Um das Potenzial von CNT rund um diese Fragestellungen gezielt in praktischen Anwendungen zu realisieren, konzentriert sich die CNT-Initiative organisatorisch auf die Zukunftsfelder Energie & Umwelt, Mobilität und (Leicht-)Bau. In allen drei Kompetenzfeldern werden zentrale Beiträge zum Umweltschutz und zur Energieversorgung erwartet.

15. Ist der Vergleich von CNT mit Asbest haltbar?

Ein pauschaler Vergleich von Carbon Nanotubes mit Asbest ist aufgrund der derzeitigen Datenlage zu weitgehend. CNT bilden eine große Familie aus verschiedensten unterschiedlichen Typen, die sich in ihrer Struktur, Länge, Form, Durchmesser, ihrem Agglomeratzustand, Oberflächenstruktur, etc. z. T. erheblich unterscheiden. Jeder dieser Parameter kann Einfluss auf das toxikologische Verhalten des jeweiligen CNT haben. Einige CNT, die lang, steif und nadelförmig sind, weisen damit eine gewisse formale Ähnlichkeit mit Asbestfasern auf. Ergebnisse einer Pilotstudie (Poland et al.) deuten darauf hin, dass strukturelle Parameter Einfluss auf das toxikologische Verhalten haben. Sie zeigen aber ebenso, dass eine Generalisierung der Ergebnisse nicht möglich ist. Eine individuelle Betrachtung jedes einzelnen CNT- Strukturmodells ist erforderlich, um eine solide wissenschaftliche Bewertung zu gewährleisten.

16. Welchen Beitrag leistet Inno.CNT beim Thema Sicherheit?

Inno.CNT schafft im Querschnittsprojekt CarboSafe die Voraussetzung für eine angemessene Risikobewertung. Ziel dieses übergeordneten Projektes im Rahmen von Inno.CNT ist es, Maßnahmen zur Risikoerkennung und -minimierung einzuleiten und auf Basis valider Ergebnisse die mit CNTs hergestellten Produkte sicher zu machen. Basis dieser Projektarbeit ist die Entwicklung von fundierten Messtechnologien, mit denen die Freisetzungsraten von Nanopartikeln im Lebenszyklus von CNT-Produkten eindeutig nachgewiesen werden können. Darüber hinaus will das Projekt CarboSafe das ökotoxikologische Potenzial von CNT identifizieren und das Risikopotenzial durch Anwendung der entwickelten Messtechnologien präzise abschätzen. Das hier gewonnene Wissen wird ergänzt durch eine Reihe von weiteren Studien und Projekten, die sich gegenwärtig mit Sicherheitsaspekten auseinandersetzten. Dazu gehört beispielsweise das vom BMBF geförderte Projekt TRACER, das eine wichtige Basis für das Projekt CarboSafe darstellt und somit im Gesamtkontext der Innovationsallianz eine bedeutende Rolle spielt. TRACER beschäftigt sich bereits seit 2006 mit der Risikobewertung von CNTs entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

17. Welche Risiken gibt es für Mitarbeiter im Rahmen der Produktion von CNT?

Bei Einhaltung individuell festzulegender adäquater Arbeitsschutzmaßnahmen kann die Exposition gegenüber Carbon Nanotubes von Mitarbeitern bei der Herstellung und Verarbeitung ausgeschlossen werden. Die Gründe dafür liegen vor allem in den Sicherheitsbestimmungen, die bei der Produktion und Verarbeitung von Carbon Nanotubes gelten. Bei Einhaltung der Vorschriften ist es nahezu ausgeschlossen, dass die Arbeiter im Herstellungsprozess CNT inhalieren Die Produktion erfolgt in geschlossenen Systemen und mit automatisierten Reaktoren, Abgase werden abgesaugt und verbrannt. Die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung ist vorgeschrieben. Auch für die Kunden, die Carbon Nanotubes weiterverarbeiten, legen produktbezogene Sicherheitsdatenblätter die Handhabung fest. Doch auch bei CNT-haltigen Produkten ist die Inhalation von praktisch ausgeschlossen. So sind die CNT beispielsweise in Polymeren und Lacken fest in die Polymerstruktur eingebunden.

18. Wie werden CNT abgebaut bzw. entsorgt?

Zwar sind Kohlenstoffnanoröhren biologisch nicht abbaubar. Dennoch stellen sie als Restmüll kein Problem dar. Schon bei Temperaturen unter 600 Grad Celsius verbrennen Carbon Nanotubes vollständig. Lediglich Kohlendioxid (CO2) wird in Müllverbrennungsanlagen freigesetzt.

19. Kann ich als Verbraucher erkennen, ob ein Produkt CNT enthält?

Nicht systematisch. Es besteht keine Kennzeichnungspflicht für Nano-Produkte, was auch sinnvoll ist, da „Nano“ kein Gefahr-Merkmal ist. Allerdings ist es üblich, dass der Hersteller die vorteilhaften Eigenschaften seines Produkts hervorheben möchte und ein Art „Nano-inside“ Label hinzufügt. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Verbesserung der Artikel im Wesentlichen auf die Eigenschaft von CNT zurückzuführen ist, z.B. bei high-tech Sport Artikeln.