Nanopartikler En ny type miljøgifter? Erik J Joner Seniorforsker ved Bioforsk Jord & Miljø

Transkript

1 Nanopartikler En ny type miljøgifter? Erik J Joner Seniorforsker ved Bioforsk Jord & Miljø

2 Oversikt Litt om nanoteknologi Nanomaterialer generelt Nanopartikler spesielt Hva er det? Naturlige kontra produserte nanopartikler Hvordan oppfører de seg? Hvorfor bekymre seg? Hva er allerede på markedet? Hva vet man om toksisitet? Hva skjer mht vurderinger og lovgivning i andre land?

3 Hva er nanoteknologi? Design, karakterisering, produksjon eller bruk av strukturer, objekter eller systemer der form og størrelse kan kontrolleres på nanometer-nivå En videreføring av miniatyrisering muliggjort av stadig bedre analytisk utstyr Kan benyttes innen elektronikk, optikk, energi, materialer, overflatebehandling, kosmetikk, medisin, matvarer, remediering og vannrensing I det blå/science fiction: Anvendelser i nano-info-bio-congnitive interaksjoner Selvkonstruerende materialer Nano-roboter

4 Hvilke problemer kan nanoteknologi hjelpe til å løse? Generering, lagring, transport og utnyttelse av energi (solceller, batterier, H 2 -lagring, katalyse, ) Energibesparende belysning Ressursbesparelser innen konstruksjon og transport Mer effektiv elektronikk (ytelse, størrelse, energibehov) Vannrensing (desinfisering, avsalting av havvann) Mer presis og effektiv diagnose og behandling av sykdommer Selvrensende overflater Effektiv UV-beskyttelse Nye muligheter for remediering Negative effekter må veies mot dette

5 Hva er nanomaterialer? Materialer med eksterne dimensjoner i nanoskala (<100 nanometer) eller som har en tilsiktet nanostruktur Graverte brikker Tynne lag avsatt på andre materialer Membraner Porøse materialer Partikler

6 Hva er nanopartikler? Partikler <100 nm 1 nm = 1/1000 µm En bakterie er ca 1 µm Et C atom ca 0.3 nm En negl vokser ca 1 nm per sek Tre kategorier nanopartikler Naturlige (sjøsalter i atmosfæren, kolloider i jord) Utilsiktede antropogene (røyk; sigaretter, sveising) Produserte (fullerener, C-nanorør, TiO 2, Ag, Q-dots) pr cm 3 i luft Nanopartikler har andre egenskaper enn større partikler pga større spesifikk overflate Dels styres deres reaksjoner av andre fysiske og kjemiske faktorer enn for større partikler (van der Waals-krefter, kvante-effekter)

7 Noen eksempler på nanopartikler C-baserte Carbon nanorør (single-walled, multi-walled) Fullerener (C 60, C 72, M@C 80 ) Mineralske NP Rene metaller (Ag, Au, Fe) Oksider (TiO 2, ZnO, Al-oksider, Fe-oksider, CeO 2 og andre rare earth elements ) Complex compounds av mer en to elementer (legeringer, kompositter, etc.) Kvanteprikker (Q-dots) Organiske polymere (dendrimerer, polystyren)

8 Hvorfor bekymre seg? Nanoteknologi er det raskest voksende området innen FoU Berører medisin, konstruksjon, elektronikk, optikk, energi, transport, emballasje, fritid, miljø, mat, Globalt satsningsområde, global spredning En lang rekke produkter er allerede på markedet Ingen spesielle krav til godkjenning Ingen krav om merking Ingen avfallsbehandling rettet mot nanomaterialer Industrien satser mye på å unngå et negativt stempel (jfr. GMO) Liten kunnskap om nanoteknologi /nanomaterialer i befolkningen

9 Hva er på markedet? Kosmetikk (solkremer, hudkremer, tannpasta) Kjøleskap, kjøkkenutstyr Sportsutstyr Skismørning Bildekk Tekstiler Plaster Baby-produkter (våtservietter, tåtesmokker) Slipemidler/smøremidler Elektronikk (skjermer, brikker/kort) Remediering (filtermateriale, membraner) Maling (fargestoff) Overflatebehandling (vinduer, båtskrog) Matemballasje Drivstoff (katalysator-partikler)

10 Hva vet man om toksisitet? Nanopartikler kan tas opp i blodet via lungene Kan krysse cellevegger og -membraner (som asbest) Kan krysse barrierene fra blod og over i hjernen Er sterk red-oks aktive Kan danne reaktive former for oksygen (ROS) Nanopartikler komplekseres av organisk materiale og transporteres deretter lett i vann Vil ende opp i kloakkslam, jord, sedimenter (planter, fisk?) Trolig stor tendens til agglomerering Trolig stor tendens til binding til ladete overflater Male reproductive organs Spermatogenic cells Clitellum Cocoons

11 Bq/g wet weight Er nanopartikler miljøgifter? For å være miljøgifter må de oppfylle tre kriterier: Må være persistente og/eller mobile i miljøet Må tas opp av organismer Må ha toksisk effekt (i den form de tas opp eller etter metabolisme) De to siste punktene er høyst usikre Specific activity of Co-60 in E. fetida Male reproductive organs Spermatogenic cells Box 3 Box 4 Clitellum Cocoons Days after transfer to clean substrate

12 Hva skjer mht risici og lovverk? OECD har en ekspertgruppe som vurderer kriterier for måling av giftighet o.l. US-EPA har forbudt nanosølv som bakteriedrepende belegg (klassifisert som pesticid), men dette omgås ved å reklamere for bedre holdbarhet o.l. US Food and Drug Administration har utgitt en rapport om nanoteknologi i 2007 med anbefalinger om rapportering Nanoscale Materials Stewardship Programme (USA): et frivillig rapporteringsprogram for produsenter av nanomaterialer opprettet av US-EPA SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks) og SCCP (Scientific Committee on Consumer Products) er to av EUkommisjonens tre komitéer som rådgir EC i helse-, forbruker- og miljøspørsmål. Har utgitt opinions om nano i 2007 og sagt TiO 2 er trygt European Food Safety Agency har nedsatt en ekspertgruppe for å vurdering av risiko ved nanoteknologi benyttet på matvarer og fôr EUs 6. og 7. rammeprogram finansierer forsking på helse, sikkerhet og miljøaspekter ved nanoteknologi

13 Hva skjer i Norge? Teknologirådet har en ekspertgruppe som jobber med risiko ved nanoteknologi og nanomaterialer Rådet for matsikkerhet deltar gjennom European Food Safety Agency i vurdering av risiko ved nanoteknologi benyttet på matvarer og fôr Forskningsrådet har laget stratgidokumenter for forskning på nano, inkl. helse, miljø og etiske aspekter. De finansierer pr i dag to prosjekter på miljøeffekter og sporing av nanopartikler (NanoEnvironment og NanoTrace) SFT har fått utarbeidet en rapport om nanopartikler og miljøgiftighet