Säkrare solkräm, energilagrande plast, non-stick ytor, rikare gödningsmedel och svettsäkra kläder – utvecklingen av nanoteknik, som utnyttjar de speciella egenskaperna hos små kluster av atomer, har lett till ett överflöd av nya produkter. Dock, relativt lite är känt om vad som händer när dessa nanomaterial kommer ut i miljön.

"De viktigaste miljöproblemen för närvarande är att förstå alla effekter av direkt exponering, som kan ske för växter och små organismer som kan komma i kontakt med nanobekämpningsmedel och nanogödsel, sa Dr Claus Svendsen, ekotoxikolog vid NERC Center for Ecology and Hydrology i Storbritannien.

”Det har hittills inte funnits några uppmärksammade risker i de riskbedömningsövningar som har letts inom de europeiska forskningsprojekten – men några av dem har kommit nära där man skulle börja be om mer data för att bedöma att riskmarginalen (risk) ) är rimligt.'

Dr Svendsen tillägger att nuvarande riskbedömningar främst tittar på den tillverkade formen av nanomaterial, som tar ett värsta fall-scenario, men är ofta inte relevant ur miljöföroreningssynpunkt.

'Det är mycket sällsynt att nanomaterialen hamnar i miljön i en form som ser exakt ut som den ursprungliga produkten, vilket innebär att farodata som används för deras godkännande inte alltid är relevanta för att förstå miljöfasen i deras livscykel, sa Dr Svendsen, som också är projektkoordinator för det EU-finansierade NanoFASE-projektet, som spårar industriella nanomaterials miljööde från produktion till deras sista viloplats.

Till exempel, färger med nanomaterial kan vara självrengörande, blockera Wi-Fi eller absorbera värmeenergi, men frågor är fortfarande obesvarade om vilka förändringar de kan gå igenom efter att ha utsatts för elementen och efter att de släppts ut i miljön, vare sig det är om några månader eller år.

NanoFASE hoppas kunna öka förståelsen för var nanomaterial hamnar under deras livscykel och vilka förändringar de kan ha gått igenom. Deras forskning kommer att bidra till en säkrare produktdesign och stödja framtida reglering av nanomaterial.

Förutom att testa nanomaterialavlagringar i jord, NanoFASE-forskare har byggt och modifierat sina egna pilotanläggningar (t.ex. avloppsreningsverk, avloppsslamförbränningsanläggning) vid det schweiziska federala institutet för vattenvetenskap och teknik (EAWAG).

Dr Svendsen säger att detta beror på att vattenreningsverk fungerar som en "port till miljön" och studerar vad som händer i demonstrationsanläggningen, plus slam och avloppsvatten som kommer ut ur det, kan ge en viktig inblick i vilken form dessa material kan ha när de kommer ut i vatten eller jord.

"Många av de användbara egenskaperna hos nanopartiklar kommer från deras höga reaktivitet. Därför, när du lägger dem i avfallshanteringsprocesser förvandlas de och förlorar deras reaktivitet mycket snabbt, sa Dr Svendsen.

'Vår samarbetspartner Dr Ralf Kaegi på EAWAG använder en pilotanläggning för att efterlikna (reaktiva) processsteg som pågår i 48 timmar eller mer i verkliga avloppsreningsverk, och fann att hela omvandlingsprocessen för nanomaterial ofta ägde rum under de första fem minuterna.'

Detta innebär att nanomaterial sällan kan komma in i miljön i sina ursprungliga tillverkade former, som, enligt Dr Svendsen, kan bidra till att ge en mer realistisk riskbedömning för produkter.

"Vi ser generellt bevis för att åldrande och omvandlingsprocesser som sker under frigivningen, avfallshantering och även inom själva miljön gör att nanomaterial blir mindre farliga, ' han sa.

NanoFASE kommer, dock, utföra experiment för att bättre förstå det högre upptaget, eller effekter, som vissa organismer upplevde när de utsattes för avfallsflöden som innehåller potentiellt skadliga nanomaterialformer.

För närvarande, mängden nanomaterial som frigörs är så låg att miljöexponering sannolikt inte kommer att vara ett problem, säger Dr Svendsen. Men när nanomaterialanvändningen ökar, mer förståelse behövs eftersom man vet var partiklar hamnar, i vilket fysiskt tillstånd och i vilken mängd hjälper till att förebygga eventuella risker längre fram.

Nanoindustrin

Toxiciteten hos vissa nanomaterial är i allmänhet mer förstådd än effekterna av exponering. Men enligt Dr Pieter van Broekhuizen, samordnare för det EU-finansierade NanoDiode-projektet, som utvecklade planer för att styra nanomaterial på ett ansvarsfullt sätt, riskbedömningen av nya nanoprodukter ligger "långt bakom de faktiska behoven" av det som införs av industrin.

"Industrier rekommenderas starkt att vara mycket försiktiga med att introducera nanomaterial i nya produkter, men å andra sidan stimuleras de också att utveckla dem så snabbt som möjligt, ' han sa.

Forskning om nanomaterials toxicitet började först på allvar i början av 2000 -talet, men den globala marknaden för nanomaterial uppskattas redan vara värd 20 miljarder euro och den växer snabbare än vetenskapen.

I denna motstridiga situation, Dr van Broekhuizen tillägger att det är orättvist att kritisera industrier eftersom de inte är utrustade för att göra en bra riskbedömning på grund av nanomaterialens komplexa natur, men det är också orättvist att tillåta okontrollerad frisättning av nanomaterial utan en välbalanserad toxicitetsprofil.

"Det finns mycket svåra frågor som inte kan besvaras av industrin ensam - det är fortfarande under vetenskaplig forskning, ' han sa. 'Men industrin har en allvarlig plikt att generera erforderliga nanomaterials toxicitetsdata och proaktivt operationalisera en försiktighetsåtgärd i operativa förfaranden och produktdesign.'

Förutom potentiell miljöförorening, den ökande användningen av nanomaterial innebär också att fler arbetare och konsumenter kommer att exponeras för nanomaterial. Vid inandning, vissa nanomaterial kan skada andnings- och kardiovaskulära system.

NanoDiode utvecklade ett riskbedömningsförfarande för att hjälpa företag att undvika potentiella faror om deras anställda arbetar med nanomaterial och tog fram flera rapporter för att främja en säkrare användning av nanomaterial på arbetsplatsen och industrin i allmänhet.

Dr van Broekhuizen säger att de försökte "omvärdera hela industriområdet" vid en tidpunkt som var avgörande för denna framväxande sektor.