Wissen: Wenn Wände Smog fressen

Chinesen trauen sich bei Smog-Alarm nur mit Mundschutz vor die Tür. In Peking kletterte der Feinstaubindex schon mal auf 600. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) warnt ab einem Wert von 25. Als Feinstaub-Welthauptstadt gilt Indiens Neu-Delhi, doch auch über Rom, Paris und Stuttgart hängt oft eine Staubglocke. Die Teilchen, kleiner als 0,0001 Millimeter, bleiben lange in der Luft, sind nur bei bestimmtem Wetter zu sehen und können in die Lungenbläschen gelangen. Der WHO zufolge sterben jährlich rund 3,7 Millionen Menschen daran. Andere werden herzkrank, erleiden Schlaganfälle, bekommen Lungenkrebs. Gleichzeitig zieht es immer mehr Menschen in die Städte. Die Verwaltungen reagieren mit Fahrverboten bei Smog. Dass das ganze Jahr über die Luft verpestet wird, davon berichten grauer werdende Häuser.

Smogfressender Zement als Erfindung des Jahres

Ergrauen sollte das christliche Vorzeigeprojekt niemals, das die katholische Kirche anlässlich ihres 2000-jährigen Geburtstages vor 17 Jahren in Rom bauen ließ: die Misericordia-Kirche. Der US-Stararchitekt Richard Meier mauerte das Gotteshaus nicht in Stein, er goss es in Beton. Drei weiße Segel flankieren das Kirchenschiff. Jungfräulich strahlt es noch immer. Warum?

Luigi Cassar, Forschungsteam-Leiter beim Zementhersteller Italcementi in Bergamo, hatte selbstreinigenden Zement entwickelt. Sein Fachgebiet: Katalysatoren, Substanzen, die chemische Reaktionen beschleunigen. Wie Titandioxid, das er in den Zement mischt: TiO2. Die EU kürte 2014 den „Smogfressenden Zement“ zur Erfindung des Jahres. Das Prinzip: Tageslicht trifft auf eine Fassade, in der Partikel des Halbleiters TiO2 stecken. An die Fassade haben sich Stickoxide und andere organische Stoffe gehängt. Sie binden sich ans TiO2 und werden von ihm verstoffwechselt zu Nitrit, das wiederum zu Nitrat und dann vom Regen weggewaschen wird.

Titanoxid kommt als Eisenerz in der Erdkruste vor und wird auch in Norwegen und Finnland gewonnen. Eigentlich wurde es parallel Ende des 18. Jahrhundert durch den Engländer William Gregor und den Deutschen Heinrich Klaproth entdeckt. Anfang des 20. Jahrhunderts gelang die industrielle Herstellung, vor etwa 60 Jahren begann die Produktion. Seine Kristallstrukturen kommen in der Natur selten so groß vor, sie ergeben reinstes Weiß, weil das Licht komplett gestreut wird. Als Nanopartikel (ein Millionstel Millimeter) absorbiert TiO2 UV-Strahlung in Sonnencrèmes, es lässt Lippen glänzen, macht Kaugummis, Papier, Tabletten und Klamotten weiß, Süßes, Käse und Soßen appetitlicher. Es verbirgt sich hinter dem Zusatzstoff E171. Cassars Idee, TiO2 dem Zement beizumischen, griff um sich, es folgten: das Hauptquartier des Pariser Flughafens Charles-de-Gaulle, die „Cité de la Musique et des Beaux-Arts“ in Chambéry, eine Schule in Pennsylvania, 2015 der italienische Pavillon auf der Weltausstellung in Mailand. Cassar behauptet, die Luftverschmutzung könne um 50 Prozent gesenkt werden, bedeckte man Mailand zu 15 Prozent damit, die Luft würde noch in mehreren Zentimetern Entfernung gereinigt.

Der Berliner Architekt Daniel Schwaag sieht die Luftreinigung auf Entfernung kritisch. Die Luft müsse die Oberfläche berühren. Um die Leistung der Fassaden zu erhöhen, veränderten er und seine Kollegin die Form der Fassade. In Mexiko City steht seit 2013 an einer der Hauptverkehrsachsen das „Manuel Gea González“-Krankenhaus, mit einem löchrigen, weißen Oberteil eingekleidet. Die mit TiO2 überzogenen Kunststoff-Paneele lassen Licht auf den Katalysator treffen. Schwaag: „Das Krankenhaus wandelt CO2 von 1000 Autos am Tag um.“ Und andere Schadstoffe.

Die Branche wirbt mit dem Selbstreinigungseffekt

Im dänischen Aarhus steht der Wohnkomplex „Eisberg“ mit Titandioxid-überzogenen Alu-Dachplatten. Die Branche wirbt intensiv mit dem Selbstreinigungseffekt: Glasfassaden und Fenster mit TiO2 müssten seltener geputzt werden, WCs und Küchen seien geruchsfrei, Bootsrümpfe veralgten nicht, Solarzellen erbrächten einen drei Prozent höheren Wirkungsrad. Eine Fuldaer Firma stellt TiO2-Pflastersteine her. In Japan bekommen Zimmerpflanzen ebenso eine Beschichtung wie die Fenster des Hochgeschwindigkeitszugs Shinkansen N700.

Aber Wissenschaftler schlagen auch Alarm. Weil TiO2 in Nanogröße in allen Lebensbereichen angewandt wird und in Zellen Entzündungsreaktionen auslösen und Gewebe oder DNS schädigen könne. Das Münchner Helmholtz-Zentrum zeigte an Ratten, dass Partikel über die Lungen in den Körper gelangen. Und vier Wochen nach dem Einatmen waren die Partikel noch genauso in den Organen wie an Tag eins. Da helfe es auch nichts, dass Titandioxid natürlich ist, sagt Prof. Kreyling. Entscheidend sei zwar, ob und in welcher Größe die Teilchen austreten könnten, und unser Magen-Darm-Trakt habe sich im Laufe der Evolution an Kleinstteilchen gewöhnt – aber die Lunge reagiere sensibler. Forscher in Cambridge haben 2004 berechnet, dass Briten im Schnitt täglich 2,5 Milligramm TiO2 aufnehmen, durch Tabletten, Zahnpasta, Süßigkeiten. Kreyling: „Das ist viel, es addiert sich jeden Tag.“ Solange Langzeitstudien fehlen, müsse davon ausgegangen werden, dass sich Partikel in Organen anreichern. Ab der Geburt. Architekt Schwaag freilich sieht kein Gesundheitsrisiko: „Solange nicht bewiesen ist, dass TiO2-Einatmen tödlich ist, ist es besser, die Luft von giftigen Stickoxiden zu reinigen, anstatt nichts zu tun und sich an diesen zu vergiften.“ Zudem würden Nanopartikel schnell zusammenkleben, also keine Nanos mehr sein …

Aber es gibt alternative Smogfresser. Das Institut für Verfahrens- und Textiltechnik in Denkendorf bei Stuttgart forscht an Mooswänden. Zackenmützenmoos. Stuttgart ist Deutschlands Smog-Metropole, 2015 der wurde Tagesgrenzwert an 63 Tagen überschritten. Moos? Es ist klein, wächst dicht. Weil es keine Wurzeln hat, nimmt es Nährstoffe über die Blätter auf. Und deren Papillen ziehen Feinstaub elektrostatisch an. Wie viel davon es verdauen kann, ist noch unklar. Aber es lässt sich von Sonne stressen und muss bewässert werden. Und jede der 20 000 Moos-Arten ist anders …

Beide Erfindungen jedenfalls könnten helfen, sind aber „End-of-Pipe-Lösungen“: Versuche also, Schlechtes weniger schlecht zu machen. Besser wäre es, von vornherein das Gute zu fördern. Darin sind sich alle Forscher einig. Weniger Autos, mehr Fahrräder, vor allem in den Städten, aus Vernunft.