Alles unter der Sonne

Die Sonne ist lebensnotwendig, aber zu viel Sonne schadet Mensch, Tier und den Materialien, die uns im Alltag umgeben. Die Strategien gegen UV-Schäden sind vielfältig und überraschend.

„Die Sonne bereut niemals das Gute, das sie tut“, so ­Benjamin ­Franklin, einer der Gründerväter der Vereinigten Staaten von Amerika. „Noch verlangt sie jemals eine Belohnung.“ Sie geht jeden Tag auf, und wir denken uns nichts dabei, aber ohne die Sonne wäre unser Planet unbewohnbar.

Die Sonne ist ein riesiger Kernreaktor, der die Wärme und das Licht liefert, die für das Leben auf der Erde essenziell sind. Ihre Strahlen helfen unserem Körper unter anderem bei der Bildung von Vitamin D, das wiederum die Voraussetzung dafür ist, Kalzium und Phosphat aus der Nahrung aufzunehmen – wichtige Mineralien für gesunde Knochen, Haut und Muskeln. Sonnenlicht stärkt unser Immunsystem und setzt stimmungsaufhellendes Serotonin frei. Doch wenn man der ultravioletten (UV) Strahlung der Sonne zu stark ausgesetzt ist, ist das schädlich für alles auf der Erde: Menschen, Tieren, Pflanzen und Gegenstände. Laut Dermatologen gibt es so etwas wie eine gesunde Bräune nicht – gebräunte Haut bedeutet geschädigte Haut.

Die ultraviolette Strahlung der Sonne erreicht uns in Wellenlängen zwischen 100 und 400 Nanometern (Milliardstel Metern). Bei etwa fünf Prozent der UV-Strahlung handelt es sich um UVB-Strahlen, die nur in die obere Hautschicht eindringen, die restlichen 95 Prozent sind UVA-Strahlen. Diese können viel tiefer eindringen. UVA- und UVB-Strahlen können Hautkrebs verursachen. Und nicht nur Menschen brauchen Schutz, sondern auch Tiere. In Kambodscha müssen die Ohren von Ratten, die auf das Erschnüffeln von tödlichen Landminen abgerichtet sind, mit Sonnenschutzmitteln eingecremt werden. Nur dann können die Tiere ihre lebensrettende Arbeit verrichten.

Deshalb rötet sich die Haut

Das allgemeine Bewusstsein für das Risiko, das von Sonnenstrahlung ausgeht, wächst. Dennoch haben erst im letzten Jahrzehnt Forscher unter der Leitung von Professor Richard Gallo, Vorsitzender des Department of Dermatology der UC San Diego in den USA, herausgefunden, warum sich unsere Haut rötet. Dies ist Teil eines Vorgangs, der den Körper darauf hinweist, dass er in Gefahr ist. Wenn Hautzellen durch UV-Strahlen geschädigt werden, zerbricht dadurch in diesen Zellen eine spezielle Ribonuklein­säure (RNA). Unser Körper bemerkt die Schädigung der RNA, weil diese von Rezeptormolekülen in Nachbarzellen erkannt wird. Die Rezeptormoleküle weisen den Organismus dann an, mit einer Entzündungsreaktion in der Haut um die geschädigte Zelle herum zu beginnen. Dies erleben wir als Sonnenbrand. „Die Ursache für die Entzündung ist die Beseitigung der sonnengeschädigten Zellen“, erläutert Gallo. „Aber es geht auch darum, den Körper zu warnen, dass der Schaden eingetreten ist, damit er entsprechend reagieren kann.“

Das Team führte neben Versuchen an menschlichen Hautzellen auch eine Studie an Mäusen durch und stellte fest, dass Tiere, die keine Rezeptormoleküle besaßen, nicht so stark mit Rötungen reagierten. „Irgendwann ließ sich alles absolut vorhersagen“, sagt Gallo. Dank der Forschung wissen wir jetzt, dass die Rezeptormoleküle Teil eines Prozesses sind, der uns warnt, wenn unsere Haut zu viel Sonnenlicht ausgesetzt war.

Der richtige Schutz 

Während Länder wie Australien bei der Aufklärung für die Wichtigkeit des Sonnenschutzes gute Arbeit leisten, haben andere Länder nach Auffassung von Gallo noch einen weiten Weg vor sich. Denn gebräunte Haut bringen viele nach wie vor mit Bewegung und Aktivitäten im Freien in Verbindung. Die bri­tische Krebsforschungsorganisation Cancer Research hat einen 150-prozentigen Anstieg der Hautkrebstodesfälle seit den 1970er-Jahren festgestellt. „Es besteht diese weit verbreitete Fehleinschätzung, dass Bräunen gesund sei. Aber es ist ganz eindeutig, dass es zu Schädigungen kommt“, sagt Gallo. 

Sonnenschutzmittel, die uns vor diesen Schäden bewahren sollen, haben sich deutlich weiterentwickelt, seit 1946 das erste allgemein verfügbare Produkt auf den Markt gekommen ist. Das vom Österreicher Franz Greiter entwickelte Mittel hatte lediglich den Lichtschutzfaktor (LSF) zwei. Es kann jedoch immer noch eine Herausforderung sein, die richtigen UV-Filter zu finden. Denn die Produkte müssen vor den verschiedenen UV-Strahlen schützen und sich gleichzeitig angenehm auf der Haut anfühlen.

Es gibt zwei Arten von UV-Filtern: organische Filter auf Kohlenstoffbasis und anorganische Filter auf Basis von Mineralien wie Zink- und Titandioxid. Organische Verbindungen absorbieren UV-Licht, während anorganische Partikel das Licht nicht nur absorbieren, sondern auch reflektieren und streuen. Ein Beispiel für die organische Variante ist Tinosorb^® M von BASF. Es wirkt zu rund 90 Prozent durch Absorption, der Rest erfolgt durch Streuung. „Wir haben die effizientesten Moleküle ausgewählt – eine LSF-50-Formulierung absorbiert 98 Prozent des einfallenden UVB-Lichts, was bei einer so dünnen Schicht unglaublich ist“, sagt Marcel ­Schnyder, Leiter des Global Technical Center Sun Care von BASF in Grenzach. Damit hergestellte Sonnenschutzmittel fühlen sich nicht nur leicht und trocken an, sondern erfüllen auch die Richtlinien zum UVA-Schutz der Europäischen Union.

Diese Verbesserungen und ein wachsendes Bewusstsein für die Gefahren haben dazu geführt, dass vermehrt Sonnenschutzmittel verwendet werden. Dies führt auch zu unerwünschten Nebenwirkungen. Nach Schätzung einer Studie aus dem Jahr 2015 gelangen jedes Jahr bis zu 14.000 Tonnen Sonnenschutzmittel in die Weltmeere, wo sie möglicherweise Korallenriffe und Meeres­lebewesen schädigen. Dieses Dilemma hat BASF veranlasst, den EcoSun-Pass einzuführen. Dieser bietet eine umfassende und transparente Bewertung der Umweltverträglichkeit von Sonnenschutzprodukten auf Grundlage von acht international aner­kannten Kriterien, darunter die Toxizität für Wasser, Boden und Sedimente. „Wir haben einen Algorithmus entwickelt, der die Umweltauswirkungen einer Sonnenschutzformulierung unter Berücksichti­gung dieser acht Parameter für jeden UV-Filter berechnet“, berichtet Schnyder. Der EcoSun-Pass-Wert für eine bestimmte Formulierung wird auf ihren Lichtschutzfaktor hin normalisiert. Damit soll verhindert werden, dass Sonnenschutzmittel aufgrund ihrer hohen Wirksamkeit und Filterkonzentration als „schlecht“ eingestuft werden. Je höher der EcoSun-Pass-Wert für eine Formulierung, desto umweltverträglicher ist sie. „Kunden erhalten eine umfassende Bewertung der Filtersysteme ihrer Produkte, und Hersteller können Sonnenschutzmittel mit größtmöglicher Umweltverträglichkeit ohne Abstriche bei der Wirkung entwickeln“, so Schnyder.

Bröckeln und brechen

Doch nicht nur unsere Haut braucht Schutz. Sonnenstrahlen durchdringen auch Alltagsgegenstände, wobei sie Klebstoffe schwächen, Farben verblassen lassen und deren Haltbarkeit verringern. Besonders anfällige Materialien sind Polypropylen und Polyethylen, die sich in zahlreichen Produkten wie Kunststoffbehältern, Kleidung, Kabeln und Maschinenteilen finden. Unter Sonneneinstrahlung können sie Risse bekommen oder sich sogar auflösen, wenn sie nicht durch Lichtstabilisatoren geschützt sind.

„Flaschenkisten, die im Sonnenlicht stehen, beginnen innerhalb weniger Wochen, sich zu zersetzen. Dann sind sie unbrauchbar. Werden sie jedoch stabilisiert, kann man sie über Jahre hinweg immer wieder verwenden“, erklärt Daniel Müller, Leiter des Competence Center Film & Tape bei BASF im schweizerischen Kaisten. „Das Gleiche gilt für Gartenmöbel. Wenn sie beginnen, auszubleichen, kommt das normalerweise vom Abbau des Polymers an der Oberfläche. Mit einem Stabilisator kann man das verhindern und die Lebensdauer verlängern.“ BASF stellt zwei Arten von Stabilisatoren her – UV-Lichtabsorber (UVA) und sterisch gehinderte Amine als Lichtschutzmittel (HALS). HALS fangen freie Radikale ab, was Risse an Oberflächen verhindert und dazu beiträgt, dass der Glanz erhalten bleibt. Mit der Kombination beider Methoden werden oft die besten Ergebnisse erzielt. Das Tinuvin^®-Sortiment von BASF umfasst UV-Stabilisatoren für eine Vielzahl von Kunststoffen, die Farbverblassung und andere Alterungserscheinungen verhindern. „Mit Tinuvin sorgen wir für den Schutz und auch für die Reparatur des Polymers, wenn es beginnt, sich zu zersetzen“, sagt Müller.

Den Elementen ausgesetzt

Es ist zwar frustrierend, wenn Gartenmöbel verblassen, viel mehr auf dem Spiel steht jedoch bei wertvollen Kunstwerken. Museen haben ständig mit den schädlichen Auswirkungen von UV-Strahlen zu kämpfen. Im J. Paul Getty Museum in Los Angeles/USA werden die Bronzeskulpturen im Freien mindestens einmal jährlich mit Wachs geschützt, oft werden darüber hinaus noch Lacke aufgetragen.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, ein Werk zu schützen, ohne es dabei zu verändern. Julie Wolfe arbeitet als Restauratorin für das Museum. „Im Moment konzentriere ich mich auf die Kunstwerke von Roy Lichtenstein, der bemalte Skulpturen geschaffen hat, die im Freien stehen“, sagt sie. „Ursprünglich arbeitete er mit industriellen Auto- und Künstlerfarben. Wie jede Außenfarbe verblassen sie und müssen aufgefrischt werden. Nun, wo er nicht mehr da ist, müssen wir versuchen, seine Technik wiederzuerschaffen.“

Zu lernen, wie dick die Pinselstriche sein sollten, um den exakten Farbton einer verblassten Farbe zu reproduzieren – das erfordert viel Zeit und gründliche Recherche. „Hätte er Farbproben erstellt und sie in einem dunklen, geschützten Raum aufbewahrt, wäre das perfekt“, sagt Wolfe. „Aber das kommt bei Künstlern selten vor!“