Nanomaterialesporing for at begrænse påvirkninger af miljøet

Sikrere solcreme, energilagrende plast, non-stick overflader, rigere gødning og svedbestandigt tøj – udviklingen af ​​nanoteknologi, som udnytter de særlige egenskaber ved små klynger af atomer, har ført til en overflod af nye produkter. Imidlertid, Man ved relativt lidt om, hvad der sker, når disse nanomaterialer kommer ind i miljøet.

"De vigtigste miljøproblemer i øjeblikket er forståelsen af ​​eventuelle virkninger af direkte eksponering, som kan finde sted for planter og små organismer, der kan komme i kontakt med nanopesticider og nanogødning, sagde doktor Claus Svendsen, ‎økotoksikolog ved NERC Center for Ecology and Hydrology i Storbritannien.

»Der har indtil videre ikke været fremhævede risici i de risikovurderingsøvelser, der er blevet ledet inden for de europæiske forskningsprojekter – men nogle af dem er kommet tæt på, hvor man ville begynde at bede om mere data for at vurdere, at marginen (af risiko) ) er rimeligt.'

Dr. Svendsen tilføjer, at nuværende risikovurderinger primært ser på den fremstillede form for nanomaterialer, som tager en worst-case-scenario tilgang, men er ofte ikke relevant ud fra et miljøforureningssynspunkt.

'Det er meget sjældent, at nanomaterialerne ender i miljøet i en form, der ligner det originale produkt, hvilket betyder, at de faredata, der bruges til deres godkendelse, ikke altid er relevante for at forstå miljøfasen i deres livscyklus, sagde Dr Svendsen, som også er projektkoordinator for det EU-finansierede NanoFASE-projekt, som sporer industrielle nanomaterialers miljøskæbne fra produktion til deres sidste hvilested.

For eksempel, maling med nanomaterialer kan være selvrensende, blokere Wi-Fi eller absorbere termisk energi, men spørgsmål forbliver ubesvarede om, hvilke ændringer de kan gennemgå efter at være blevet udsat for elementerne og efter deres frigivelse i miljøet, det være sig om et par måneder eller år.

NanoFASE håber at fremme forståelsen af, hvor nanomaterialer ender i løbet af deres livscyklus, og hvilke ændringer de måtte have gennemgået. Deres forskning vil hjælpe med et sikrere produktdesign og understøtte fremtidig nanomaterialeregulering.

Udover at teste aflejringer af nanomateriale i jord, NanoFASE-forskere har bygget og modificeret deres egne pilotanlæg (f.eks. spildevandsrensningsanlæg, spildevandsslamforbrændingsanlæg) ved det schweiziske føderale institut for akvatisk videnskab og teknologi (EAWAG).

Dr. Svendsen siger, at det skyldes, at vandbehandlingsanlæg fungerer som en 'port til miljøet' og studerer, hvad der sker i demonstrationsanlægget. plus slam og spildevand, der kommer ud af det, kan give et vigtigt indblik i, hvilken form disse materialer kan være i, når de ankommer til vand eller jord.

'Mange af de nyttige egenskaber ved nanopartikler kommer fra deres høje reaktivitet. Derfor, når du sætter dem i affaldshåndteringsprocesser, transformerer de sig og mister deres reaktivitet meget hurtigt, sagde Dr Svendsen.

'Vores samarbejdspartner Dr. Ralf Kaegi hos EAWAG bruger et pilotanlæg til at efterligne (reaktive) procestrin, der varer i 48 timer eller mere i rigtige spildevandsrensningsanlæg, og fandt ud af, at hele transformationsprocessen for nanomaterialer ofte fandt sted i løbet af de første fem minutter.'

Det betyder, at nanomaterialer sjældent kommer ind i miljøet i deres originale fremstillede former, hvilken, ifølge dr. Svendsen. kan hjælpe med at levere mere realistisk risikovurdering for produkter.

"Vi ser generelt beviser på, at de ældnings- og transformationsprocesser, der finder sted under udgivelsen, affaldshåndtering og også i selve miljøet ender med at gøre nanomaterialer mindre farlige, ' han sagde.

NanoFASE vil, imidlertid, udføre eksperimenter for bedre at forstå den højere optagelse, eller effekter, som nogle organismer oplevede, når de blev udsat for affaldsstrømme, der indeholder potentielt skadelige nanomaterialeformer.

I øjeblikket, mængden af ​​frigivet nanomateriale er så lav, at miljøeksponering sandsynligvis ikke vil give anledning til bekymring, siger dr. Svendsen. Men efterhånden som brugen af ​​nanomateriale stiger, mere forståelse er nødvendig, fordi man ved, hvor partikler ender, i hvilken fysisk tilstand og i hvilken mængde vil hjælpe med at forhindre enhver potentiel risiko senere hen.

Nano-industri

Toksiciteten af ​​visse nanomaterialer er generelt mere forstået end virkningerne af eksponering. Men ifølge Dr. Pieter van Broekhuizen, koordinator for det EU-finansierede NanoDiode-projekt, som udviklede planer for at styre nanomaterialer ansvarligt, risikovurderingen af ​​nye nanoprodukter er 'langt bagefter de faktiske behov' af det, der indføres af industrien.

"Industrier rådes kraftigt til at være meget forsigtige med at introducere nanomaterialer i nye produkter, men på den anden side stimuleres de også til at udvikle dem så hurtigt som muligt, ' han sagde.

Forskning i nanomaterialers toksicitet begyndte først for alvor i begyndelsen af ​​2000'erne, men det globale marked for nanomaterialer anslås allerede til at være 20 milliarder euro værd, og det vokser hurtigere end videnskaben.

Inden for denne modstridende situation, Dr. van Broekhuizen tilføjer, at det er uretfærdigt at kritisere industrier, fordi de ikke er rustet til at lave en god risikovurdering på grund af nanomaterialers komplekse natur. men det er også uretfærdigt at tillade ukontrolleret frigivelse af nanomaterialer uden en velafbalanceret toksicitetsprofil.

"Der er meget vanskelige spørgsmål, som ikke kan besvares af industrien alene - det er stadig under videnskabelig forskning, ' han sagde. "Men industrien har en seriøs pligt til at generere krævede nanomaterialers toksicitetsdata og proaktivt operationalisere en forsigtighedstilgang i operationelle procedurer og produktdesign."

Samt mulig miljøforurening, den stigende brug af nanomaterialer betyder også, at flere arbejdere og forbrugere vil blive udsat for nanomaterialer. Hvis det indåndes, nogle nanomaterialer kan beskadige de respiratoriske og kardiovaskulære systemer.

NanoDiode udviklede en risikovurderingsprocedure for at hjælpe virksomheder med at undgå potentielle farer, hvis deres medarbejdere arbejder med nanomaterialer og producerede flere rapporter for at fremme en sikrere brug af nanomaterialer på arbejdspladsen og industrien generelt.

Dr. van Broekhuizen siger, at de forsøgte at 'revurdere hele industriområdet' på et tidspunkt, der var afgørende for denne nye sektor.