Nanomaterialer: Store muligheter, men betenkelig avfall? Hva er det og hvor finnes det?

1. Jon Magnar Haugen, Teknologirådet, 11.02.11 Nanomaterialer:Store muligheter, men betenkelig avfall?Hva er det og hvor finnes det?

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. Case 2: Hjelp mot smuss og forurensning TiO2 aktiveres av UV-stråler til å bryte ned smuss og forurensning Icopal Noxite takpapp Bryte ned NOx-gasser. H-vinduet og NorDanselvrensende glass Bryte ned smuss slik at det vaskes av i neste regnskyll. UV-stråler Illustrasjon fra Wikipedia

7. 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

8. Case 3: Mer sofistikerte energiløsninger(På tegnebrettet) Integrerte solceller Integrerte energilagring (batterier) Integrert belysning Integrert elektronikk

9. Andre eksempler Brannvinduer Antibakterielle overflater TiO2(igjen…) Sølv Karbonnanorør Armering i kompositter, mulighet for energioverføring mm. Nanofibrillær cellulose Som over, bare billigere? Illustrasjon fra Saint-Gobain Glass

10. 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

11. 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

12. 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: ”Frustratedphagocytosis” 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.

13. 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

14. Observasjoner om risiko NM er like forskjellige som ”ordinære kjemikalier” Mange faller innenfortradisjonellforståelse Partikkelformenkaninnebæreunikrisiko Flere tema er dårlig kartlagt Karaktertrekk/mekanismer for skade Utbredelse/eksponering Livsløp NM håndteres sjelden som selvstendige komponenter.

15. Er vi godt skodd? Produkt- kontroll Arbeidsmiljø/ Forurensning Prosesslover • Arbeidsmiljøloven • Forurensningsloven • Avfallsforskriften Produksjon av nanomaterialer Risiko- vurdering Arbeids- miljøloven Produktlover • Produktkontrolloven Restriksjoner? Vilkår? Tilvirkning av produkter Forurensnings- loven Krever risikovurdering som igjen danner grunnlag for: Forbruker- informasjon • Klassifisering • Faremerking Vilkår for markedsføring Definerer farlig avfall Bruk av produkter Avfalls- forskriften Avfall/ Avløp

16. Hva skjer hvis vi blir lurt av førsteinntrykket? Produkt- kontroll Arbeidsmiljø/ Forurensning Risiko- vurdering Arbeids- miljøloven • Kan smette unna risikovurdering • Eller de byr på overraskelser som ikke avdekkes før det er for sent. Restriksjoner? Vilkår? Forurensnings- loven Kan vi skaffe kunnskap og kontroll? Forbruker- informasjon Avfalls- forskriften

17. 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.