Transcript 19 Nanomaterialer- fantastiske muligheter, men farlig avfall

Nanomaterialer:
Store muligheter,
men betenkelig avfall?
Hva er det og hvor finnes det?
Jon Magnar Haugen, Teknologirådet, 11.02.11
Nanoteknologien vokser seg stor
• Raskt voksende forskningsområde
• USA: 1 mrd $ årlig
• Blant 3 kjerneteknologier i
Forskningsmeldingen
• FoU-innsats i Norge, 2007:
• 220 mill fra universiteter og institutter
• 270 mill kr. fra næringslivet
• Mange produkter allerede på markedet
• USA > 1000 produkter
• Selvrensende vinduer, maling, smørefrie
ski, kosmetikk, databrikker, emballasje
Illustrasjon fra Natalie Lowrey, Friends of the Earth Australia
2 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Smått -> særegne egenskaper
• Nanoskalaen gir plass til mange partikler og store overflater
• Elektromagnetiske egenskaper dominerer
• tyngdekraft og bevegelsesenergi lite relevant
• Dette er ikke ukjent, men vi kan utnytte det bedre enn før
3 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Unike egenskaper
Vannavstøting
Elektromagnetiske krefter gir selektiv overflate
Filtre og membraner
Hydrogenbrenselceller
Avsalting av havvann
Optiske egenskaper
Titandioksid: Partikkelstørrelse avgjør lysbrytning
Solkrem uten hvit farge
Kvanteprikker: Avgir energi av bestemte nivåer
Energibesparende dioder
4 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Hvordan utnyttes egenskapene?
Case 1: Maling og impregnering
Krav om mindre løsemidler
• Jotun vil oppnå kravet med
nanopartikler av silika
Nanofilm for impregnering
• Fliser og gulvbelegg
• Belegningsstein
• Tekstiler, trevarer mm
Illustrasjon fra Jotun
5 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Case 2: Hjelp mot smuss og forurensning
UV-stråler
Illustrasjon fra Wikipedia
TiO2 aktiveres av UV-stråler til å bryte ned smuss og forurensning
Icopal Noxite takpapp
• Bryte ned NOx-gasser.
H-vinduet og NorDan selvrensende glass
• Bryte ned smuss slik at det vaskes av i neste regnskyll.
6 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Case 3: Isolasjon, energihøsting, energiforsyning
(prototyper)
Nanoporøse materialer
• Supereffektiv isolasjon
Vinduer med integrert persienne:
• Bedre utnyttelse av dagslys
Tilsvarende prototyper for vegger:
• Skal fange, avgi og reflektere varme etter behov
7 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Case 3: Mer sofistikerte energiløsninger
(På tegnebrettet)
•
•
•
•
Integrerte solceller
Integrerte energilagring (batterier)
Integrert belysning
Integrert elektronikk
8 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Andre eksempler
Brannvinduer
Antibakterielle overflater
• TiO2 (igjen…)
• Sølv
Karbonnanorør
• Armering i kompositter, mulighet
for energioverføring mm.
Illustrasjon fra Saint-Gobain Glass
Nanofibrillær cellulose
• Som over, bare billigere?
9 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Nanomaterialer
• Porer, overflater, partikler
• Dannet av diverse kjemiske stoffer:
•
•
•
•
Metaller (sølv, gull)
Keramiske stoffer og metalloksider
Karbon
Halvledermaterialer
Tilpasset fra Foss Hansen et al, Nanotoxicology 2007
10 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Noe helt nytt?
Strukturer og prosesser forekommer naturlig på nanoskalaen
• Grafittsjikt
• Fibriller i cellulose
• Aske
• Proteiner og mange biologiske prosesser
Noe oppstår utilsiktet
• Partikler i dieseleksos
Vanskelig å trekke noe tydelig skille
• Naturlig vs menneskeskapt
• Skala/størrelse
Derfor: uklare begreper og mye forvirring
11 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Unike egenskaper, men også unik risiko?
Karbonnanorør
• Svært sterke
• Ofte ansett som form av grafitt
Risiko?
• Hypotese: Fiberformen gir adgang til lungene
og forhindrer eliminasjon
• Funn: ”Frustrated phagocytosis” Ny asbest?
Sølv:
Sølvioner er kjent antibakterielt middel
Også kjent risiko, har derfor vært på retur
I dag på vei tilbake, men på partikkelform
Risiko?
- Hypotese 1: Som sølvioner, dvs uønsket men faller
inn under tradisjonell forståelse og forvaltning.
- Hypotese 2: Partikler kan ha unik risiko: Slipper inn
der andre former av sølv stenges ute.
12 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Observasjoner om risiko
Bekymringen dreier seg ikke om at
nanopartikler er spesielt farlige.
Men: ”Uskyldige” stoffer kan ha andre
egenskaper på nanonivå:
• Små partikler er mer mobile
• Økt overflate gir økt reaktivitet
Gjelder primært nanopartikler
Passasje av barrierer
• Lunge–blod
• Cellemembraner
Oksidativt stress, celleskade
13 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Observasjoner om risiko
• NM er like forskjellige som ”ordinære kjemikalier”
• Mange faller innenfor tradisjonell forståelse
• Partikkelformen kan innebære unik risiko
• Flere tema er dårlig kartlagt
• Karaktertrekk/mekanismer for skade
• Utbredelse/eksponering
• Livsløp
• NM håndteres sjelden som selvstendige komponenter.
14 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Er vi godt skodd?
Prosesslover
Produksjon av
nanomaterialer
• Arbeidsmiljøloven
• Forurensningsloven
• Avfallsforskriften
Produktlover
Tilvirkning av
produkter
• Produktkontrolloven
Krever risikovurdering
som igjen danner grunnlag for:
Bruk av
produkter
Avfall/
Avløp
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
• Klassifisering
• Faremerking
Vilkår for markedsføring
Definerer farlig avfall
15 av 19
Hva skjer hvis vi blir lurt av førsteinntrykket?
Kan smette unna risikovurdering
Eller de byr på overraskelser som ikke
avdekkes før det er for sent.
Kan vi skaffe kunnskap og kontroll?
16 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no
Hva betyr dette for avfallsbransjen?
Nanomaterialer tilføres for å gi nye egenskaper
Men for avfallsbransjen kan de innebære uønskede forurensninger.
Problemstilling 1: miljøskade
• Mangelfull kunnskap om nano-materialer gjør det vanskelig å luke ut
problembarna.
• Parallell til PCB? – Neppe hva gjelder toksisitet, men kanskje hva
gjelder vår manglende evne til å luke vekk problembarn.
Problemstilling 2: kretsløpssamfunnet
• Mangelfull kunnskap om nano-produkter gjør det vanskelig å
fremskaffe egnet avfallshåndtering
• Eller de er integrert i andre materialer så det er vanskelig å skille
fraksjonene.
17 av 19
The Norwegian Board of Technology. www.teknologiradet.no