Engångssjukhusklänningar finns allestädes närvarande, men lämna ett bestående miljöarv i deponier. Silverbelagda återanvändbara klänningar i nanoskala kan vara ett alternativ. Kredit:Bryce Richter
Människor har uppskattat silvers antimikrobiella aktivitet i årtusenden. Hippokrates använde den ädla metallen för sårförband medan pionjärerna inom den amerikanska gränsen placerade mynt i vattnet för att skydda sig mot bakterier och alger.
Men det krävs 2000-talsteknologi för att driva den mängd silver som behövs för att bekämpa sjukdomsalstrande mikrober till nanoskalan – något som ett pappersark dividerat med 100, 000. När forskare utforskar dessa gränser, de går en fin linje mellan silvers önskvärda egenskaper och dess potentiella toxicitet för miljön.
Ett perfekt exempel är en ny fråga som Andrea Hicks, en biträdande professor i civil- och miljöteknik vid University of Wisconsin-Madison, och kollegor försökte svara:Vad är miljöpåverkan av silverbelagda återanvändbara sjukhusrockar i nanoskala, jämfört med engångsrockar som används av 80 procent av våra sjukhus, när målet är att minska förekomsten av sjukhusförvärvade infektioner?
Dessa nosokomiala infektioner orsakar uppskattningsvis 99, 000 dödsfall per år i USA; i kombination med andra former av medicinska fel, de anses vara den tredje största mördaren efter hjärtinfarkt och cancer. "Det är en av dessa tysta saker som de flesta människor inte tänker på, " säger Hicks. "Men ökningen av MRSA, eller meticillinresistenta Staphylococcus aureus, för några år sedan illustrerar vikten av att förhindra att sjukhustextilier överför patogener."
Eftersom de flesta nanosilver textilier tappar en del av sin silverbeläggning varje gång de tvättas, Hicks zoomade in på en ny teknik som syftar till att lösa detta problem. "Nanosilverlösningen som vi studerade säljs med ett kemiskt länkmedel, Hicks förklarar. "Du lägger silver och bindemedel i en industriell tvättmaskin, tillsammans med den återanvändbara sjukhusrocken, och det kommer att belägga textilen varje gång."
Hicks använde ett verktyg som kallas livscykelbedömning för att modellera energin som krävs för att producera de två typerna av sjukhusklänningar-silverbelagd återanvändbar kontra engångsbruk-och den energi som behövs för att underhålla och så småningom göra sig av med dem. Begreppet "förkroppsligad energi" är ett vanligt använt mått för att jämföra olika produkters miljöpåverkan.
Forskare utvärderar mängden silver som behövs för att hämma tillväxten av E. coli-bakterier. Kredit:Tatiana Zaikova, University of Oregon
Efter en enda användning, en engångsrock hamnar på soptippen, medan en återanvändbar klänning tvättas i genomsnitt 75 gånger innan den kastas. Med hänsyn till den större mängd energi som behövs för att producera och underhålla den återanvändbara klänningen, Hicks hittade brytpunkten, eller miljömässig paritet, att vara ca 12 wearings.
"Efter 12 användningar, den återanvändbara klänningen har en lägre miljöpåverkan än engångsklänningen, " säger Hicks. "Ju längre den används, desto större blir skillnaden. "
Den exakta skillnaden beror på hur ofta silvret måste appliceras igen för att behålla sina antibakteriella egenskaper. För den aktuella studien, forskarna uppskattade denna mängd utifrån mängden silver som behövs för att hämma tillväxten av E. coli, en av de bäst karakteriserade mänskliga bakterierna. Miljöparitetspunkten skulle sannolikt förändras om andra patogener övervägdes.
Miljöpåverkan beror också på i vilken kemisk form silver frigörs under klänningens användningsfas. Från avloppsreningsverket, tvättvattnet släpps slutligen ut i en naturlig vattenmassa. Forskarna antog ett värsta scenario med joniskt silver-mer giftigt för fisk och andra vattenlevande organismer än silverklorid eller silversulfit-som släpptes vid den tiden.
Medan miljöskalan tippade till förmån för nanoaktiverade återanvändbara klänningar under dessa antaganden, Hicks anser att det är för tidigt att stödja deras storskaliga adoption. "Vi måste bättre förstå hur väl de skyddar mot sjukhusförvärvade infektioner och hur vi förhindrar att silvret skadar miljön eller våra egna kroppar innan vi bestämmer oss för om fördelarna överväger bekvämligheten och lägre kostnaden för engångsklänningar, " hon säger.
Hicks planerar att driva dessa frågor i framtida arbete, men kommer inte begränsa sig till nanosilver textilier. "Jag tycker om att studera ny konsumentteknologi, om det används i textilier, plastlådor, kaffekapslar eller glödlampor, eftersom att uppskatta en ny produkts miljöarv är en viktig aspekt för att få ut den på marknaden, " hon säger.
