Nanomaterial är redo för utbredd användning i byggbranschen, där de kan erbjuda betydande fördelar för en mängd olika applikationer, från att tillverka mer hållbar betong till självrengörande fönster. Men utbredd användning i byggmaterial medför potentiella miljö- och hälsorisker när dessa material slängs. Det är slutsatserna av en ny studie publicerad av Rice Universitys ingenjörsforskare den här månaden ACS Nano .

"Fördelarna med att använda nanomaterial i byggandet är enorma, " sa studiens medförfattare Pedro Alvarez, Rice's George R. Brown Professor och ordförande för institutionen för civil- och miljöteknik. "När man betänker att 41 procent av all energianvändning i USA förbrukas av kommersiella byggnader och bostadshus, de potentiella fördelarna med energibesparande material ensamma är stora.

"Men det finns rimliga farhågor för oavsiktliga konsekvenser också, " Alvarez sa. "Tiden för ansvarsfull livscykelkonstruktion av konstgjorda nanomaterial i byggbranschen är nu, innan de introduceras i miljömässigt relevanta koncentrationer. "

Alvarez och medförfattare Jaesang Lee, en postdoktor vid Rice, och Shaily Mahendra, nu assisterande professor vid University of California, Los Angeles, notera att nanomaterial sannolikt kommer att ha en större inverkan på byggbranschen än någon annan sektor i ekonomin, efter biomedicinska och elektroniktillämpningar. De citerar dussintals potentiella tillämpningar. Till exempel, nanomaterial kan stärka både stål och betong, förhindra att smuts fastnar på fönster, döda bakterier på sjukhusväggar, göra material brandbeständigt, drastiskt förbättra effektiviteten hos solpaneler, öka effektiviteten hos inomhusbelysning och till och med låta broar och byggnader "känna" sprickorna, korrosion och spänning som så småningom kommer att orsaka strukturella fel.

Vid sammanställningen av rapporten, Lä, Mahendra och Alvarez analyserade mer än 140 vetenskapliga artiklar om fördelarna och riskerna med nanomaterial. Förutom de otaliga fördelarna för byggbranschen, de identifierade också potentiella negativa hälso- och miljöeffekter. I vissa fall, de egenskaper som gör nanomaterialen användbara kan orsaka potentiella problem om materialet inte kastas på rätt sätt. Till exempel, titandioxidpartiklar som utsätts för ultraviolett ljus kan generera molekyler som kallas "reaktiva syrearter" som förhindrar att bakteriefilm bildas på fönster eller solpaneler. Samma egenskap kan äventyra nyttiga bakterier i miljön.

"Det finns sätt att konstruera material i förväg för att göra dem miljövänliga, " Alvarez sa. "Det finns också metoder som tillåter oss att överväga hela livscykeln för en produkt och säkerställa att den kan återvinnas eller återanvändas i stället för att slängas. Nyckeln är att förstå de specifika riskerna och konsekvenserna av produkten innan den används allmänt."