Nanotechnologie in Wirtschaft und Gesellschaft Unterstützt von der UBS Stiftung für Soziales und Ausbildung 31.03.2017

Lernmodul: Nanotechnologie in Wirtschaft und Gesellschaft Modul-Themenfelder Wichtige Grundlagen zur Nanotechnologie Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Nanotechnik - Politik und Gesellschaft Bildquelle: Swiss Nanoscience Institute 31.03.2017

Nanomaterialien und Nanotechnologien - einige Grundlagen Das Wort "nano" stammt aus dem Griechischen und bedeutet «Zwerg». Nanotechnik beschäftigt sich mit Strukturen von 1 bis 100 Nanometer (nm). Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter (10-9 m). Zahlreiche Konsumprodukte in der Schweiz enthalten Nanomaterialien (z.B. Kosmetika, Textilien, Sportartikel, Elektronik-Produkte oder Verpackungsmaterialien). Wichtige Anwendungsfelder in der Industrie sind Metallbearbeitung, Kunststoffherstellung, Elektronik, Solartechnik, die Optik, Biotechnologie und Medizin. http://www.swissnanocube.ch/nanoteachbox/module/liste/#m7 31.03.2017

Nanomaterialien und Nanotechnologien - einige Grundlagen Besonderheiten bei „Nano“ Extreme Vergrösserung der spezifischen Oberfläche Erhöhung der chemischen Reaktivität Veränderung der mechanischen, optischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften teilweise Veränderung der toxikologischen Eigenschaften Fazit: Neue Eigenschaften, aus denen neue Anwendungen resultieren. Abklärung möglicher neuer Risiken ist erforderlich. 31.03.2017

Themen Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Welche wirtschaftliche Bedeutung hat Nanotechnik weltweit? Welche wirtschaftliche Bedeutung hat Nanotechnik in der Schweiz? Welche Nanoprodukte können wir in der Schweiz kaufen? Was sind die Potentiale der Nanotechnologie? Politik und Gesellschaft Was unternehmen Behörden und Politiker zum Schutz von Mensch und Umwelt? Was denkt die Bevölkerung über Nanotechnologie und Nanoprodukte? Wie werden Konsumenten über Nanoprodukte informiert? 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Internationale Spitzenreiterrolle der Schweiz hinsichtlich Innovationen Anzahl der Erfindungen aus dem Nanotechnologie-Bereich, für welche Patentschutz beantragt worden ist; bezogen auf die Einwohnerzahl (Quelle: Europäisches Patentamt, Derwent World Patent Index). 6 © 2012 – SimplyScience 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Beispiele für Nano-F&E Institutionen in der Schweiz Quelle: i-net Basel Innovation network i-Net BASEL Nano 2008-2011 31.03.2017

Ausgewählte Forschungseinrichtungen in der Schweiz (alphabetisch) Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Ausgewählte Forschungseinrichtungen in der Schweiz (alphabetisch) Adolf Merkle Institute (AMI) an der Universität Fribourg „Binnig und Rohrer Nanotechnology Center“ in Rüschlikon ist eine strategische öffentlich private Partnerschaft zwischen der ETH und IBM CSEM in Neuchâtel (Swiss Center for Electronics and Microtechnology), deren Aktivitäten auf einen Technologietransfer mit Unternehmen fokussiert EMPA mit versch. Forschungsgruppen (Materialwiss., Toxikologie, etc.) EPFL (Lausanne) mit dem Center of Micronanotechnology ETH Zürich mit verschiedenen Instituten (Chemie, Physik, Materialwiss.) SNI (Swiss Nanoscience Institute) der Universität Basel; bietet einen Studiengang "Nanowissenschaften" an Zahlreiche Unternehmen wie z.B. Actelion, Novartis, BASF, Clariant Zahlreiche erfolgreiche Spin-Offs und Start-Ups Risikobereich: S. 65 TA Swiss Start-Up , z.B.: Sensirion und Nanonis Quelle: IBM Research Zürich 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz F + E-Aufwendungen für Nanotechnologie nach Wirtschaftszweig und Unternehmensgrösse, 2008 in Mio CHF u. in % (gerundete Zahlen) Kleine u. mittlere Unternehmen (KMU) (63 Mio CHF) Grosse Unternehmen (180 Mio CHF) Quelle: BFS 31.03.2017

(logarithmischer Maßstab) Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Geschätztes Weltmarktvolumen der Nanotechnik bis 2015 Umsatz in Mrd. € (logarithmischer Maßstab) Marktstudien von: 10.000 NSF In Realis European Nano Business Assoc. Evolution Capital Sal. Oppenheim Microtechnology Innovation Team, Deutsche Bank AG Trend 1000 100 10 http://www.bmbf.de/pubRD/nanotechnologie_erobert_maerkte.pdf 2000 2005 2010 2015 Jahr Quelle: Deutsche Bank, Microtechnology Innovation Team 31.03.2017

Umsetzungsstärke bzgl. Nanotechnologien Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Umsetzungsstärke bzgl. Nanotechnologien Schweiz Bildquelle: Lux Research, Inc. Ranking the Nations on Nanotech: Hidden Havens and False Threats August 2010 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Japan und USA sind die grössten Investoren in die Nanotechnik 750 710 204 150 131 111 200 Japan U.S. Europe China Korea Germany Taiwan Globale Investitionen in die Nanotechnik 2003 $ 800 700 600 500 400 300 100 2003 Investitionen (Mio) Quelle: TELEPOLIS, Publikation Jochen Röpke & Elizaveta Kozlova 20.02.2004 „Die Kopplung von Wissenschaft und Innovation durch Unternehmertum erzeugt Wachstum“ 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Elektrotechnik 22% Auto-Zulieferer 25% Handel 18% Chemische Industrie 27% Oberflächen 3% Stein 2% Keramik und Glas 4% Verteilung der Anwendungen von Nanomaterialien innerhalb der Schweizer Industrie (Suva-Umfrage 2007) Quelle: SUVA-Umfrage 2007 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Geografische Verteilung der Mikro- und Nanoaktivitäten in der Schweiz Quelle: Die Position der Schweiz [SWX: Das schweizerische Kompetenznetz in der Mikro-und Nanotechnologie] 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Beispiele von Industrie-Unternehmen mit Nano/ Raum NWCH Quelle: i-net Basel Innovation network i-Net BASEL Nano 2008-2011 31.03.2017

Nanomaterialien und Nanotechnologien - einige Grundlagen Ergebnisse einer repräsentativen Umfrage 2007 in der Schweiz (Auftraggeber Suva) 600 Unternehmen arbeiten mit Nanopartikeln In diesen Firmen arbeiten ca. 1'300 Personen an Arbeitsplätzen, wo Nanopartikel zum Einsatz kommen (dies sind etwa 0.6% der Firmen und etwa 0.08% der Arbeiter des Schweizer Produktionssektors). Nanomaterialien, die in einer Menge von mehr als 1 Tonne pro Jahr eingesetzt wurden, sind: Russ (Carbon Black), Titandioxid, Eisenoxid, Polymere, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid und Silber. Nanopartikel-Anwendungen gibt es vorwiegend in der chemischen Industrie, bei Automobil-Zulieferern, Elektrotechnik-Unternehmen, allgemeinem Handel, Oberflächen-Behandlungsfirmen, Keramik- und Glasbetrieben sowie in der Stein-Behandlung. In anderen Branchen gibt es erst sehr wenig Unternehmen, die Nanopartikel einsetzen. Die Zahl der Betriebe ist dort zu klein, um mit der verwendeten Stichprobenmenge zuverlässig abgeschätzt zu werden. http://www.swissnanocube.ch/nanoteachbox/module/liste/#m7 31.03.2017

Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Ergebnisse einer repräsentativen Umfrage 2007 in der Schweiz (Auftraggeber Suva) Die Produktion in Schweiz entlang der ganzen Wert- schöpfungskette umfasst insgesamt ca. 2‘500 t Nano- materialien (Konzentration auf Nischenprodukte). In Europa sind zur Zeit 300’000 bis 400’000 Personen direkt im Bereich der Nanotechnologie beschäftigt. Heinrich Rohrer und Gerd Binnig haben das Rastertunnelmikroskop entwickelt. 1986 wurden die beiden Forscher (IBM-Labor in Rüschlikon) für diese Arbeit mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Bildquelle: Swiss Nanoscience Institute Quelle: 2009_A_Umgang mit Nano im Betrieb - Erfahrungen aus Fallstudien in Österreich 2008_CH_Schmid Kaspar Danuser Brigitta Riediker Michael Nanoinventory Use of Nano particles in Swiss Industry Quelle Abbildung: http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/risikodebatte-nanomaterialien-nano-ist-das-mass-der-dinge-und-harmlos-1574870-b1.html Bildquelle: US Pat. 4343993. IBM. J. Res. Dev. v.30, N4, 355 (1986). 31.03.2017 17

Ausgewählte Anwendungsfelder Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Ausgewählte Anwendungsfelder Quelle: 2008_D_nano_quo vadis Landesrat Ich weiss nicht wie aktuell die Übersicht ist. Ist aber eine schöne Ansicht. (Lehrerkommentar) http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/55700/nano_quo_vadis.pdf?command=downloadContent&filename=nano_quo_vadis.pdf. Quelle: http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/55700/nano_quo_vadis.pdf?command=downloadContent&filename=nano_quo_vadis.pdf. http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/ Nanotechnologie - quo vadis? 31.03.2017

Themen Wirtschaftliche Bedeutung der Nanotechnologien in der Schweiz Welche wirtschaftliche Bedeutung hat Nanotechnik weltweit? Welche wirtschaftliche Bedeutung hat Nanotechnik in der Schweiz? Welche Nanoprodukte Können wir in der Schweiz kaufen? Was sind die Potentiale der Nanotechnologie? Politik und Gesellschaft Was denkt die Bevölkerung über Nanotechnologie und Nanoprodukte? Wie werden Konsumenten über Nanoprodukte informiert? Was unternehmen Behörden und Politiker zum Schutz von Mensch und Umwelt? 31.03.2017

Politik und Gesellschaft Öffentliche Wahrnehmung und Wissen Die öffentliche Wahrnehmung der Schweizer Bevölkerung zum Thema Nano ist generell positiv. Nanotechnologie wird eher mit Innovation, Fortschritt und Nutzen assoziiert. Das Wissen über Nanotechnologie in der Bevölkerung ist lückenhaft und hat in den letzten Jahren eher abgenommen. 65% der Befragten haben den Begriff Nanotechnologie schon einmal gehört, jedoch fühlen sie sich im Schnitt eher schlecht über das Thema Nano informiert. Bevölkerung ist anfälliger für negative Meldungen und lässt sich stärker verunsichern. Die ambivalente Einstellung zur Nanotechnologie könnte damit leicht ins Negative umschlagen (ähnlich wie Agro-Gentechnologie). Fehlende Akzeptanz bei Konsumenten würde dann direkt zu sinkenden Umsätzen bei den Unternehmen führen. Empfehlung der Autoren der Studie: Unternehmen und der Staat sollten ihre Kommunikation auf die Reduktion von Unsicherheit und Unwissenheit bei den Verbrauchern fokussieren. Quelle: 2009_A_Umgang mit Nano im Betrieb - Erfahrungen aus Fallstudien in Österreich 2008_CH_Schmid Kaspar Danuser Brigitta Riediker Michael Nanoinventory Use of Nano particles in Swiss Industry Quelle Abbildung: http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/risikodebatte-nanomaterialien-nano-ist-das-mass-der-dinge-und-harmlos-1574870-b1.html Quelle: Studie „Was Verbraucher über Nanotechnologie wissen und wissen wollen“ im Auftrag des Ministeriums für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz (MLR) Baden-Württemberg, Stuttgart Dipl. oec. soc. Sabine Bietz, Prof. Dr. Lucia Reisch, Dr. Roland Perz. 31.03.2017

Politik und Gesellschaft Behörden und die Politik müssen sicherstellen, dass durch die Nanotechnologien keine Risiken für Mensch und Umwelt entstehen. In der Schweiz hat der Bundesrat im Jahr 2008 einen Aktionsplan «Synthetische Nanomaterialien» verabschiedet, welcher verschiedene Massnahmen enthält. Unter anderem sollen: ein Dialog mit den relevanten Anspruchsgruppen (Bürger, Unternehmen, NGO, etc.) über Chancen und Risiken geführt werden.  Stakeholder-Dialog die bestehende Gesetzgebung zum Schutz von Mensch und Umwelt vor Nano-Gefahren überprüft und wo nötig angepasst werden.  Regulierung Unternehmen zur Selbstkontrolle verpflichtet werden und freiwillige Massnahmen unterstützt werden.  Selbstverpflichtung Quelle: BAG – Titelblatt Aktionsplan Quelle: hermione13 – 123rf.com Dabei muss für den Konsumenten der erlebbare Nutzen der Nanotechnologie höher sein als die eventuellen damit verbundenen Risiken Bildquelle: © Lydia Albersmann - Fotolia.com Quelle: luzernmobil.ch 31.03.2017 21

Regulierung und Selbstverpflichtung Politik und Gesellschaft Regulierung und Selbstverpflichtung Der Umgang mit Chemikalien (auch Nanomaterialien) wird in verschiedenen Gesetzen und Verordnungen geregelt. Derzeit gibt es in der Schweiz keine speziellen «Nano-Gesetze», allerdings werden nanospezifische Anpassungen diskutiert. Im Rahmen der Regulierung passt die Schweiz häufig ihre nationale Gesetzgebung an die der EU an. Neue Verordnung in der EU: Seit Juli 2013 müssen Nanopartikel in Kosmetikartikeln mit "(nano)" gekennzeichnet werden. EU und CH haben jeweils einen sogenannten Aktionsplan erlassen, der Rahmenbedingungen für den Umgang mit künstlich hergestellten Nanomaterialien schafft. Nanopartikel erstmalig ausdrücklich definiert (im europäischen Kosmetikrecht ): „unlösliches oder biologisch beständiges und absichtlich hergestelltes Material mit einer oder mehreren äußeren Abmessungen oder einer inneren Struktur in einer Größenordnung von 1 bis 100 Nanometern“ (Art. 2 Abs. 1 Bst. k der Verordnung (EG) Nr. 1223/2009). Quelle Abbildung: http://www.gesundheitstipp.ch/artikel/d/kosmetik-eu-produkte-mit-hinweis-auf-nano-teilchen/ Grafik in den Lehrerkommentar einfügen (Erläuterung Aktionsplan) Bildquelle: Cash.online Finanznachrichten v. 28.10.2013, Artikel „BVK-Studie: Regulierung gefährdet die Vorsorge“ 31.03.2017 22

Politik und Gesellschaft Code of Conduct - Transparenz und Sicherheit bei Nano-Konsumprodukten Schweizer Detailhändler haben 2008 ihre Prinzipien im Umgang mit Nanotechnologien in einem sogenannten «Code of Conduct» (Verhaltenskodex) festgeschrieben. Sicherheit: Die Detailhändler verpflichten sich nur sichere Produkte im Sortiment zu haben. „Es werden nur Produkte ins Sortiment aufgenommen, die nach dem Stand von Wissenschaft und Technik bei der Herstellung und der ordnungsgemässen Anwendung für Mensch, Tier und Umwelt unbedenklich sind.“ Offene Informationspolitik: „Die Mitglieder verpflichten sich, Informationen über Nanotechnologien von ihren Herstellern und Lieferanten einzufordern. [Sie] informieren sich aktiv über die laufende Entwicklung bezüglich gesetzlicher Regelungen und neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse zu den Nanotechnologien.“ Quelle: Code of Conduct Nanotechnologien der IG DHS– Version vom 5. Februar 2008 31.03.2017

Politik und Gesellschaft Code of Conduct - Transparenz und Sicherheit bei Nano-Konsumprodukten (2/2) Transparenz: „Der Detailhandel verpflichtet sich, die Konsumentinnen offen über Produkte mit Nanotechnologie zu informieren. Der Detailhandel stellt sicher, dass in Produkten, bei denen Nanotechnologien ausgelobt werden, diesen Technologien entsprechende Bestandteile und/oder Wirkungsweisen enthalten sind.“ Wahlfreiheit: Konsumenten sollen transparent und offen über Nanomaterialien informiert werden, damit Wahlfreiheit beim Kauf möglich ist. Es werden öffentlich zugängliche Listen mit Nanoprodukten publiziert, welche periodisch aktualisiert werden. Die Listen umfassen zusammengenommen ca. 70 Produkte bzw. Produktgruppen. Quelle: Code of Conduct Nanotechnologien der IG DHS– Version vom 5. Februar 2008 31.03.2017

Politik und Gesellschaft TA-SWISS Studie 2013 Die aktuelle TA-Swiss Studie zu den Auswirkungen von Nanomaterialien auf Umwelt und Gesundheit empfiehlt: Wissenslücken zu füllen: es fehlen Studien über langfristige Auswirkungen von Nanopartikeln. Abklärungen durchzuführen bezüglich der Entsorgung von Nanomaterialien (inkl. Untersuchungen wie Nanopartikel dabei in die Umwelt gelangen und wie man das verhindern kann). Nanomaterialien fördern, die einen nachgewiesenen Nutzen für die Umwelt haben (insb. solche mit dem Potential für Einsparungen von Energie und zur Minderung des Ausstosses von Treibhausgasen). Im Alltag weit verbreitete Nanoprodukte in einem Register aufführen und kennzeichnen: dient der Orientierung und Wahlfreiheit der Konsumenten. Schweizer Recht mit den Vorgaben der EU harmonisieren, punktuell sogar über EU-Recht hinausgehen. Quelle: Zusammenfassung der Studie von TA-SWISS „Nanomaterialien: Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit“ (2013) 31.03.2017

Zusammenfassung Nanotechnologien in der Schweiz: Stärken und Herausforderungen Schweiz ist weltweit Nr. 1 in Forschung Verbesserungspotential bei Umsetzung der Forschungsergebnisse in Produkte Schweiz ist weltweit Nr. 1 bzgl. Patentanmeldungen pro Kopf Ausdifferenzierte Forschungslandschaft (Hochschulen, Industrie etc.) Positive Grundstimmung der Bevölkerung gegenüber Nano-Innovationen Wachsende Nachfrage nach neuen Studien- und Ausbildungsgängen Gute industrielle Basis: > 600 Unternehmen arbeiten auf Nanotechnologie-Gebiet Untersuchung möglicher toxischer Wirkungen von Nanopartikeln fortsetzen Dialogprozesse in allen gesellschaftlichen Gruppen fortsetzen Inhalte und Instrumente des Aktionsplans "Synthetische Nanomaterialien" in Unternehmen aktiv anwenden Fazit: Das Thema Nanotechnologien ist in der Schweiz positiv belegt. 31.03.2017