Nanoröhrchen stehlen Platz und Licht

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind für Grünalgen nicht giftig, verlangsamen jedoch bei hohen Konzentrationen das Algenwachstum, da diese durch die Nanoteilchen verklumpen und weniger Licht erhalten. (Links intakte Algen (grün) in einem Klumpen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (schwarz); rechts «normale» Photosynthese-Aktivität der Algen (rot), mit Fluoreszenz sichtbar gemacht.)

Nanopartikel wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT), die in immer mehr Produkten enthalten sind, gelangen auch vermehrt in die Umwelt. Ob und wie sie aquatische ökosysteme beeinträchtigen, ist weitgehend noch unklar. Eine Studie zeigte, dass CNT auf Grünalgen nicht toxisch wirken, deren Wachstum aber hemmen, indem sie ihnen Licht und Platz nehmen.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT von engl. carbon nanotubes) sind bis zu 100‘000-mal dünner als ein menschliches Haar und so leicht wie Plastik. Dennoch können sie zugfester sein als Stahl, härter als Diamant und leitfähiger als Kupfer. Diese Eigenschaften machen sie zu einem Werkstoff mit Zukunft. Ihr Einsatz wird daher vielfältig erforscht, etwa für Solarzellen, Kunststoffe, Batterien, in der Medizin sowie zur Reinigung von Trinkwasser.

Mit zunehmender industrieller Produktion in der Grössenordnung von Hunderten von Tonnen jährlich steigt auch die Menge an solchen Teilchen, die in die Umwelt gelangen kann. Einige Studien legen den Verdacht nahe, dass bestimmte CNT in der Lunge ähnliche Schäden wie Asbestfasern auslösen können. Wie sich CNT verhalten, wenn sie in Gewässer gelangen, hat ein interdisziplinäres Team der Forschungsinstitute Empa und Agroscope ART nun in einer vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) finanzierten Studie an Grünalgen untersucht.

Algen bleiben munter – aber mit langsamerem Wachstum
Dabei entwickelten die ForscherInnen ein Standardverfahren für Chemikalien weiter, um Wachstum und Photosynthese-Aktivität der Algen unter CNT-Belastung zu messen. Es zeigte sich, dass die Algen selbst bei hohen CNT-Konzentrationen ihre normale Photosynthese-Aktivität beibehielten; jedoch verlangsamte sich ihr Wachstum. Auffällig war auch, dass sich die Algensuspension durch Zugabe der CNT verdunkelte und dass die Algen mit den Nanoröhrchen verklumpten – obwohl nichts darauf hinwies, dass die Nanoröhrchen von den Algen aufgenommen werden.