Durchführbarkeitstudie RiNuNano

In der ZIM-Durchführbarkeitsstudie „RiNuNano“ wurden eine praktische Risiko-Nutzen-Analyse zum Einsatz von CNTs in der Geothermie durchgeführt. Dabei wurden speziell ökologische Effekte beim Einsatz von MWCNTs in Erdwärmesonden für die oberflächennahe Geothermie untersucht.

Das Projekt zielt darauf ab, eine umfassende ökotoxikologische Untersuchung von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) durchzuführen, die für den Einsatz in Kunststoffrohren im Bereich der Geothermie vorgesehen sind. Diese Studie stellt einen wesentlichen Schritt im Rahmen des "Safe and Sustainable by Design"-Ansatzes dar und ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung nachhaltiger Materialien. Durch die gewonnenen Erkenntnisse sollen präzisere Folgenabschätzungen beim Einsatz von CNTs ermöglicht werden, was nicht nur die Sicherheit, sondern auch die langfristige Umweltverträglichkeit dieser innovativen Technologie in der Geothermie-Anwendung verbessern wird. Diese vorausschauende Forschung unterstreicht das Engagement für verantwortungsvolle Innovation und trägt dazu bei, potenzielle Risiken frühzeitig zu erkennen und zu minimieren.

Im Projekt wurden verschiedene Szenarien betrachtet, bei denen CNTs in die Umwelt (z.B. Grundwasser) gelangen können:

1. Abrieb kleinster Kunststoffpartikel (Nanokomposit) bei der Installation der Sonden und
2. Auswaschung von CNTs aus dem Sondenmaterial (Leaching).

Der Versuchsaufbau der Studie umfasste eine sorgfältig konzipierte Reihe von Untersuchungen, die sowohl Abriebe aus MWCNT-PE-Funktionsmustern als auch reine wässrige MWCNT-Dispersionen in verschiedenen Konzentrationen berücksichtigten. Diese umfassende Herangehensweise ermöglichte eine gründliche Bewertung potenzieller ökotoxikologischer Auswirkungen auf ein breites Spektrum aquatischer Organismen. Im Fokus der Untersuchungen standen dabei Leuchtbakterien, Algen, Wasserflöhe und Bachflohkrebse, die als repräsentative Indikatoren für verschiedene trophische Ebenen und ökologische Nischen in aquatischen Ökosystemen dienen. Durch die Einbeziehung dieser diversen Organismengruppen konnte ein ganzheitliches Bild der möglichen Umweltauswirkungen von MWCNTs in unterschiedlichen Anwendungsformen und Konzentrationen gezeichnet werden, was die Relevanz und Aussagekraft der Studienergebnisse erheblich steigert.

Schlussfolgerung

Die umfassenden ökotoxikologischen Untersuchungen zum Einsatz von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs) in Erdwärmesonden liefern ermutigende Ergebnisse hinsichtlich ihrer Umweltverträglichkeit. Selbst bei Exposition gegenüber außerordentlich hohen MWCNT-Konzentrationen konnten bei den untersuchten Organismen keine signifikanten ökotoxischen Effekte nachgewiesen werden. Lediglich bei der Verwendung reiner MWCNT-Dispersionen wurde eine Beeinträchtigung der Algenvitalität beobachtet, die jedoch primär auf die starke Lichtabsorption und daraus resultierende Abschattungseffekte zurückzuführen ist, nicht auf eine direkte toxische Wirkung. Besonders hervorzuheben ist, dass bei in Kunststoff eingebundenen MWCNTs keinerlei negative Auswirkungen festgestellt wurden. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass der Einsatz von MWCNTs in Erdwärmesonden kein erhöhtes Umweltrisiko darstellt und somit eine vielversprechende Option für nachhaltige geothermische Anwendungen bietet.