Partikler fra dagligdags vægmaling kan skade levende organismer, men en ny membran viser høje filtreringseffekter

Dispersionsmalinger bruges mest i husholdninger til maling af vægge og lofter. Et tværfagligt forskerhold fra University of Bayreuth har nu analyseret den kemiske sammensætning af to typiske dispersionsmalinger og opdaget et stort antal faste partikler i dem, der kun er få mikro- eller nanometer store. Undersøgelser af biologiske testsystemer viste, at disse partikler kan skade levende organismer.

Ved at bruge en ny membran udviklet ved University of Bayreuth kan disse partikler filtreres ud af vandet, før de kommer ud i miljøet.

Ingredienser af dispersionsmaling

Forskerne udvalgte to kommercielt tilgængelige dispersionsmalinger, der ofte bruges i husholdninger. Disse adskiller sig primært i deres dryppende egenskaber, fordi den ene er udviklet til vægmaling og den anden til loftmaling. De to malinger har tørstofindhold på henholdsvis 49 og 21 vægtprocent, mens deres respektive organiske indhold er 57 og syv vægtprocent. Karakteristiske faste komponenter i mikro- eller nanometerområdet er partikler af siliciumdioxid, titaniumdioxid og calciumcarbonat, samt partikler af forskellige slags plast, især polyacrylat.

"Mange af disse bittesmå partikler kommer ind i miljøet, for eksempel gennem slid på malingslagene eller forvitring. Vores undersøgelse viser nu, at når pensler, ruller, skrabere og spande, der bruges til at male vægge og lofter, renses ved at vaske malingrester ud, partikler fra dispersionsfarverne kan ende i spildevandet og dermed også i miljøet Påvirkningen af ​​miljøet skal undersøges grundigt, hvilket er så meget desto mere presserende i betragtning af den verdensomspændende udbredelse af dispersionsmalinger og deres forskelligartede materialesammensætninger. vi har ikke begrænset os til den kemiske analyse af malingskomponenter, men har også undersøgt deres virkninger på levende organismer og celler," siger prof. Dr. Andreas Greiner, vicetalsmand for Collaborative Research Center Microplastics.

Effekter på levende organismer

Til deres forespørgsler udvalgte Bayreuth-forskerne to testsystemer, der er veletablerede inden for forskning:vandlopper af arten Daphnia magna og en linje af museceller. Vandlopperne blev testet efter OECDs retningslinjer for test af kemikalier. I denne test tages der hensyn til organismernes mobilitet. Det viste sig, at vandloppernes mobilitet blev signifikant reduceret, når vandet indeholdt en høj andel af opløste og uopløste uorganiske nanoplast- og mikroplastpartikler. I museceller blev der observeret et fald i celleaktivitet, som generelt var forårsaget af partikler i nanometerområdet. Metabolismen i musecellerne blev væsentligt forstyrret af nanopartikler af titaniumdioxid og især plastik.

"Vores forskning viser, at indholdsstofferne i dispersionsfarver kan forårsage reaktioner af forskellig grad i organismer og celler. Derfor kan muligheden for, at ingredienserne kan være skadelige for miljøet, ikke udelukkes. Der er et presserende behov for yderligere forskning på området, især fordi vi ved stadig alt for lidt om, hvorvidt interaktioner mellem nanopartikler lavet af plastik og uorganiske nanopartikler kan udløse yderligere skade," forklarer prof. Dr. Christian Laforsch, talsmand for Collaborative Research Center Microplastics.

"Det er ligeledes stadig et stort set uafklaret spørgsmål, hvordan indholdsstofferne i dispersionsmaling interagerer med andre stoffer i forskellige miljødele - for eksempel i luften, i jorden eller i floder. Det er dog allerede klart, at dispersionsmalinger ikke bør skødesløst bortskaffet i miljøet," siger prof. Dr. Ruth Freitag, der er formand for procesbioteknologi ved University of Bayreuth.

Undersøgelsen af ​​ingredienserne i dispersionsmaling og deres mulige virkninger på levende organismer er blevet offentliggjort i tidsskriftet Ecotoxicology and Environmental Safety . Det er baseret på tæt tværfagligt netværk i Collaborative Research Center 1357, Microplastics, ved University of Bayreuth.

En ny membran med høj filtreringseffekt

Parallelt med studierne af dispersionsmalinger og deres mulige virkninger har forskere under ledelse af prof. Dr. Andreas Greiner fokuseret på et yderligere projekt:De har udviklet en ny proces til at fjerne potentielt skadelige partikler fra dispersionsvægsmalinger fra spildevand ved filtrering. Dette involverer brugen af ​​en membran lavet af funktionaliserede fibre fremstillet ved elektrospinningsprocessen. Membranen tilbageholder mikro- og nanometerstore partikler på forskellige måder. Membranens porer er så fine, at mikropartikler ikke får lov at passere igennem, mens interaktioner mellem membranfibrene og nanopartiklerne får dem til at klæbe til membranoverfladen, selvom de ville passe ind i porerne. I begge tilfælde er filtreringseffekten ikke forbundet med hurtig og storstilet tilstopning af porerne. Derfor kan vand – for eksempel – nemt passere gennem membranen og løbe væk.

I tidsskriftet Macromolecular Materials and Engineering , Bayreuth-forskerne beskriver den vellykkede anvendelse af membranen. De testede også de to dispersionsfarver, der havde vist sig potentielt skadelige for levende organismer i undersøgelsen. Det viste sig, at membranen er i stand til at fastholde typiske farvekomponenter - især nanopartikler af titaniumdioxid og polyacrylat og mikropartikler af calciumcarbonat.

"I hverdagen bliver alle disse farvekomponenter udledt sammen til spildevandet. Her blandes de og i nogle tilfælde ændrer de endda deres strukturer og egenskaber på grund af deres vekselvirkninger. Derfor testede vi specifikt filtreringsevnen af ​​vores elektrospundne membran på sådanne blandinger. De høje filtreringseffekter, vi har opnået, viser, at denne proces har et stort potentiale, når det kommer til at rense vand fra partikler i mikro- og nanometerområdet, som dem, der er indeholdt i almindeligt anvendte malinger rundt om i verden," siger Greiner. + Udforsk yderligere

Formodet lignende mikroplastikpartikler viser forskellige niveauer af toksicitet