(Phys.org) -- Små partiklar av ceriumoxid brinner inte eller förändras inte i värmen i en avfallsförbränningsanläggning. De förblir intakta på förbränningsrester eller i förbränningssystemet, som en ny studie av schweiziska forskare från ETH Zürich avslöjar.

Över 100 miljoner ton avfall förbränns över hela världen varje år. På grund av den ökande användningen av nanopartiklar i byggmaterial, målar, textilier och kosmetika, till exempel, nanopartiklar hittar också in i förbränningsanläggningar. Vad händer med dem där, dock, hade inte utretts förrän nu. Tre ETH-Zürich-team från områdena kemi och miljöteknik började därför ta reda på vad som händer med syntetisk nanoceriumoxid vid förbränning av avfall i en avfallsförbränningsanläggning. Ceriumoxid i sig är ett giftfritt keramiskt material, inte biologiskt nedbrytbar och en vanlig baskomponent i bilkatalysatorer och dieselsotfilter.

Okänd fara?

Experter fruktar att icke-nedbrytbara nanomaterial kan vara lika skadliga för människor och miljö som asbest. Hittills, dock, man vet inte tillräckligt om egenskaperna hos nanomaterial. En sak är säker:de skiljer sig mycket från större partiklar av samma material. Nanopartiklar är mer rörliga och har en annan ytstruktur. Kunskap om dessa egenskaper är viktigt med den ökande användningen av nanomaterial som, när de överförs genom förbränningsanläggningar eller avloppsvatten, och eftersom de absorberas av människor i mat och kanske till och med genom huden och andningen, och kan därmed komma in i kroppen.

Följaktligen, forskarna sprutade tio kilo ceriumoxidpartiklar med en diameter på åttio nanometer på sopor som skulle förbrännas i en avfallsförbränningsanläggning i Solothurn, modellerar alltså avfall som är rikt på nanopartiklar. Upp till åtta ton avfall förbränns vid Solothurns anläggning per timme. Den har moderna filter och flygaskesepareringssystem baserade på elektrostatiska filter och en våtskrubber.

I ett andra experiment, partiklarna sprutades direkt in i förbränningskammaren, därigenom simulerar ett framtida ”worst case scenario” med massiv utsläpp av nanopartiklar under förbränning. Studien stöddes och godkändes av SUVA, de federala myndigheterna för folkhälsa och miljö, och statssekretariatet för ekonomi.

Nanopartiklar fastnar på ytor

Forskarnas tester visade att ceriumoxid inte förändras nämnvärt under förbränning. Separeringsanordningarna för flygaska visade sig vara extremt effektiva:forskarna hittade inga läckta ceriumoxidnanopartiklar i avfallsförbränningsanläggningens rena gas. Som sagt, nanopartiklarna förblev löst bundna till förbränningsresterna i anläggningen och delvis i förbränningssystemet, för. Flygaskan som separerades från rökgasen innehöll också nanopartiklar av ceriumoxid.

Nu för tiden, förbränningsrester – och därmed nanopartiklarna bundna till dem – hamnar på deponier eller upparbetas för att utvinna koppar eller aluminium, till exempel. Forskarna ser ett behov av åtgärder här. "Vi måste se till att nya nanopartiklar inte kommer in i vatten- och matkretsloppet via deponier eller släpps ut i atmosfären genom ytterligare bearbetningsåtgärder, säger Wendelin Stark, chef för studien och professor i kemiteknik vid ETH Zürich. Dessutom, det faktum att nanopartiklar som kan andas in om otillräckligt skydd bärs kan finnas i förbränningssystemet måste beaktas vid underhållsarbetet.

Nedbrytbara nanoprodukter målet

Men hur kan sådana problem undvikas i längden? "Till slut, alla nanoprodukter måste vara nedbrytbara, annars kommer spridningsproblemet att dyka upp, säger Stark. "Peristens är grundproblemet med asbest, bekämpningsmedel i vår näringskedja och miljö, de ozonnedbrytande medlen i tidiga aerosolburkar och ackumuleringen av plast i havet eller miljön.” För att undvika detta problem i nanopartiklar, forskarna ser utvecklingen av nedbrytbara nanoprodukter som det enda vettiga sättet i det långa loppet. Detta är inte alltid lätt ur teknisk synvinkel och universitets- och industrilabben står fortfarande inför stora utmaningar framför sig.