Zwerg-Chemie mit Chancen
Von der Nanotechnik werden laut einer Studie langfristig vor allem die großen Chemiekonzerne profitieren. Die wenigsten begeben sich dabei auf technisches Neuland.
Darüber streiten die Experten: Ist die Nanotechnik in der Chemie nun eine brandneue Entwicklung oder ein alter Hut? „Mit dem, was andere neu nennen, machen wir schon seit Jahrzehnten Umsatz“, ärgert sich der Forschungsleiter eines großen deutschen Chemiekonzerns. Darum unterscheidet Martin Rödiger, Analyst der DG-Bank in Frankfurt, in der Chemie zwischen „traditioneller“ und „moderner Nanotechnik“. Letztere wird, so seine Prognose, den Umsatz der Chemiekonzerne in den nächsten acht Jahren vervielfachen – von derzeit 54 Mrd. auf 220 Mrd. „. Rödiger hat in einer Studie der DG-Bank das Potenzial der chemischen Nanotechnik untersucht.
„Die Nanotechnik macht die Chemieindustrie weniger abhängig von der Konjunktur“, erklärt Rödiger. „Künftig wird die Branche von Innovationsschüben getrieben werden.“ Zu den Vorreitern der Nanotechnik zählen Degussa und Henkel, aber auch BASF, Bayer und Celanese. In den Unternehmen bestimmen Nanopartikel die Eigenschaften von Lacken, Katalysatoren oder Pigmenten. Die Konzerne könnten schon in den nächsten drei bis fünf Jahren viele neue Nanopartikel-Produkte auf den Markt bringen – auf Basis jahrzehntealter Verfahren und langjährigen Know-hows. „Die Chemieunternehmen decken rund ein Viertel des Marktes ab und haben sich damit einen Massenmarkt erschlossen“, schreibt Rödiger in der Studie.
Die chemische Nanotechnik bringt Materie in eine andere Form, schafft neue Werkstoffe, deren Bausteine Nanopartikel sind. Stellt man nämlich Metall, Kunststoff, Glas und Keramik nicht als Festkörper her, sondern als winzige Partikel, dann zeigen sie andere Eigenschaften: Metalle werden zu Halbleitern oder Farbstoffen, Keramik wird durchsichtig wie Glas, Glas wird zu Klebstoff, der Magnetismus eines Stoffes lässt sich an- und ausschalten.
Dr. Helmut Schmidt, Leiter des Instituts für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken, erklärt das so: „Die chemische Nanotechnik eröffnet in der Werkstoffentwicklung fünf neue Freiheitsgrade.“ Man könne Nanopartikel erstens aus vielen Stoffen herstellen und sie dann zweitens vielfältig mit organischen oder anorganischen Substanzen beschichten. Drittens lassen sich solche beschichteten Nanoteilchen in unterschiedliche molekulare Netzwerke einbinden. In diesen Nanokompositen können Forscher viertens die riesige Oberfläche der Nanopartikel gezielt gestalten. Und schließlich lassen sich auch durch die Art der Verarbeitung neue Eigenschaften erzielen.
Die winzigen Partikel werden fast ausschließlich nach zwei Methoden hergestellt. In der Gasphase-Synthese wird ein fester Ausgangsstoff zunächst verdampft und kontrolliert abgekühlt, so dass sich die Partikel zusammenlagern. Durch Reaktion mit weiteren Gasen können die Winzlinge gezielt verändert werden. Um große Mengen der Nanoteilchen zu produzieren, nutzen die Hersteller thermische Energie.
Im „Sol-Gel-Prozess“, einem in den 30er Jahren patentierten Verfahren, laufen hingegen alle chemischen Reaktionen in Flüssigphase ab. Das Verfahren lässt sich für die Nanotechnik ideal programmieren. Aus einer flüssigen Mischung (Sol) lässt sich ein gallertartiges Netzwerk (Gel) von anorganischen und anorganisch-organischen Stoffen zusammenfügen. Aufgrund der relativ teuren Ausgangsstoffe – fast immer Alkoholate – werden meist nur kleinere Mengen von Nanopartikeln hergestellt. Nach Ansicht von Rödiger werden hauptsächlich kleine und mittelständische Unternehmen so produzieren.
Die meterhohen elektronisch gesteuerten Sol-Gel-Reaktoren in den Saarbrücker Labors produzieren je Durchgang bis zu 100 l eines farblosen Gels. Es enthält Nanopartikel, deren Kern jeweils eine kleine Anzahl von Atomen unterschiedlicher Elemente wie Silizium, Eisen und Titan, aber auch Gold, Silber oder Wolfram bildet. Ein Hauptvorteil des Gels ist sein Aggregatszustand: Mit den halbflüssigen Partikeln lassen sich Materialien durch Sprühen, Tauchen oder Schleudern gleichmäßig dünn benetzen.
In der Nanochemie muss man Start-ups noch mit der Lupe suchen. Um die wenigen der Branche reißen sich derzeit die Wagniskapitalgeber. Nanotechnik gilt unter den Geldgebern als eine der Schlüsseltechnologien neben Bio- und Mikrosystemtechnik. Die DG-Bank-Experten rechnen in den nächsten drei Jahren mit Börsengängen. Indessen geben sich die Großen der Branche zurückhaltend. „Das haben wir aus der Zeit des Internet-Booms gelernt. Wir wollen keine Erwartungen wecken, die wir später nicht erfüllen können“, sagt Tilman Ehret, Investor-Relations-Berater bei Degussa. E. BODDERAS
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