Implicațiile de mediu ale nanotehnologiei
Implicațiile asupra mediului în nanotehnologie sunt posibilele efecte pe care le va avea utilizarea echipamentelor și materialelor nanotehnologice asupra mediului . Deoarece nanotehnologia este un domeniu emergent, există o mare dezbatere cu privire la ce nanomateriale de calitate industrială și comercială vor afecta organismele și ecosistemele.
Implicațiile asupra mediului în nanotehnologie pot fi împărțite în două aspecte: potențialul inovațiilor nanotehnologice pentru a ajuta la îmbunătățirea mediului și tipul posibil de neobișnuit de poluare pe care materialele nanotehnologice l-ar putea provoca dacă sunt eliberate în mediu.
Nano-poluare
Termenul nano-poluare se referă în mod generic la toate deșeurile generate de nanodispozitive sau în timpul procesului de fabricație a nanomaterialelor . Aceste tipuri de deșeuri pot fi foarte periculoase datorită dimensiunii lor; pot pluti în aer și astfel pot pătrunde cu ușurință celulele vegetale și animale provocând efecte necunoscute. Majoritatea nanoparticulelor produse de om nu apar în natură, astfel încât organismele vii nu au mijloacele adecvate pentru a face față nano-deșeurilor. Se pare că o mare provocare este stabilită pentru nanotehnologie [ Citație necesară ] despre cum să tratezi nanoșinurile sale și nanoinchinanti.
Evaluarea de mediu este justificată întrucât nanoparticulele au efecte neobișnuite asupra mediului. Despre nanopoluare, Scrinis [1] susține că în prezent nu este posibil „să se prevadă sau să se controleze cu precizie impactul ecologic datorat eliberării acestor nanoproduse în mediu”. Impactul ecotoxicologic al nanoparticulelor și potențialul de bioacumulare la plante și microorganisme rămân în curs de cercetare. Capacitatea nanoparticulelor de a funcționa ca mijloc de transport ridică, de asemenea, îngrijorări cu privire la transportul de metale grele și alți contaminanți ai mediului. Un raport din mai 2007 [2] primit de Departamentul Regatului Unit pentru Mediu, Alimentație și Afaceri Rurale a ridicat îngrijorări cu privire la efectele toxicologice ale nanoparticulelor atât în ceea ce privește pericolul, cât și expunerea. Raportul recomandă o analiză toxicologică aprofundată și testarea proprietăților independente ale aditivilor pentru combustibili.
Nu există date suficiente pentru a ști cu certitudine dacă nanoparticulele ar putea avea efecte nedorite asupra mediului. Două considerații sunt relevante:
1) Nanoparticulele libere pot fi eliberate în aer sau apă în timpul producției (sau accidentelor de producție) sau ca subprodus (deșeuri), acumulându-se în cele din urmă în sol, apă sau plante.
2) Nanoparticulele în stare fixă , care fac parte dintr-o substanță fabricată sau produsă, vor trebui în cele din urmă să fie reciclate sau eliminate ca deșeuri. Nu se știe încă dacă anumite nanoparticule constituie o clasă complet nouă de poluanți non-biodegradabili. Dacă sunt, nu ați ști cum să le eliminați din aer sau apă, deoarece majoritatea filtrelor tradiționale nu sunt potrivite pentru astfel de sarcini (deoarece porii lor sunt prea mari pentru a captura nanoparticulele).
Din cele 710 milioane de dolari cheltuite de guvernul SUA în cercetarea nanotehnologiei în 2002, doar 500.000 de dolari au fost cheltuiți pentru evaluări ale impactului asupra mediului. Riscurile identificate de Uskokovic (2007) [3] includ: nanoroboti autorreplicabili agresiv sau prin supremație lentă și în creștere, obliterarea întregii biosfere, destabilizarea diversității biosferei deja pe cale de dispariție sau lărgirea decalajului existent între bogați și săraci.
S-au exprimat îngrijorări cu privire la tehnologia Silver Nano utilizată de Samsung în mai multe aparate de uz casnic, cum ar fi mașinile de spălat și purificatoarele de aer.
Responsabilitatea pentru ciclul de viață
Luând în considerare în mod corespunzător riscurile pentru sănătate create de nanoparticulele sintetice, trebuie evaluat întregul ciclu de viață al acestora, inclusiv fabricarea, depozitarea și distribuția, aplicarea și utilizarea abuzivă potențială și eliminarea acestora. Impactul asupra oamenilor sau asupra mediului poate varia în funcție de diferitele etape ale ciclului lor de viață.
Raportul Societății Regale [4] a identificat un risc cu privire la nanoparticule și nanotuburi eliberate în timpul eliminării, distrugerii și reciclării și a recomandat „producătorilor de produse care intră sub forme extinse de responsabilitate a producătorului, cum ar fi procedurile publice de reglementare la sfârșitul vieții (de produsul), indicați modalitățile prin care aceste materiale vor fi tratate pentru a minimiza expunerea la oameni și la mediu "(p.xiii). Pentru a aborda provocările de a asigura o reglementare responsabilă a ciclului de viață, "Institutul pentru standarde alimentare și agricole" [5] a propus ca reglementările pentru cercetare și dezvoltare în domeniul nanotehnologiei să fie integrate prin reglementări care afectează consumatorii, lucrătorii și mediul, propunând în continuare că ONG-urile și alte grupuri de cetățeni joacă un rol semnificativ în dezvoltarea unor astfel de standarde.
Beneficiile ecologice ale nanotehnologiei
Putere
Nanotehnologia ar putea avea un impact major asupra producției de energie curată. Cercetările în curs se referă la utilizarea nanomaterialelor în scopuri care includ celule solare mai eficiente, pile de combustibil practice și baterii ecologice. Cele mai avansate proiecte în nanotehnologie legate de sectoarele energetice sunt: stocarea, transformarea, îmbunătățirile de fabricație prin reducerea cantității de materiale și a duratei procesului, favorizarea economiilor de energie (printr-o mai bună izolare termică, de exemplu) și sursele de îmbunătățire energie regenerabila.
În prezent, celulele solare disponibile pe piață au o eficiență scăzută de 15-20%. Cercetările sunt în curs cu privire la posibilitatea utilizării nanofirelor (electrice) și a altor materiale nanostructurate, cu speranța de a crea celule solare mai puțin costisitoare și mai eficiente decât celulele solare convenționale din siliciu plan. [6] Se crede că aceste dispozitive bazate pe nanoelectronică vor permite crearea de celule solare mai eficiente și ar avea, de asemenea, marele avantaj de a satisface nevoile energetice ale lumii.
Un alt exemplu de formă de energie ecologică este utilizarea pilelor de combustibil alimentate cu hidrogen . Probabil cel mai important material nanostructurat din celulele de combustie este catalizatorul din carbon și susținut de particule de metal nobil cu un diametru de 1-5 nm. Materialele adecvate pentru depozitarea hidrogenului conțin un număr mare de pori mici de dimensiuni nanometrice.
Nanotehnologia poate găsi aplicații și în producția de baterii . Datorită densității relativ scăzute a energiei bateriilor convenționale, timpul de funcționare este limitat și, prin urmare, este necesară înlocuirea sau reîncărcarea, în timp ce numărul mare de celule epuizate reprezintă o problemă reală pentru eliminarea lor. Utilizarea nanomaterialelor face posibilă existența bateriilor cu un conținut de energie mai mare sau a supercondensatorilor , cu o rată de reîncărcare mai mare, care ar putea fi utilă pentru problema eliminării bateriilor.
Filtrarea și remedierea apei
Este de așteptat o influență puternică a nanochimiei în tratarea apelor uzate, purificarea aerului și dispozitivele de stocare a energiei.
Metodele mecanice sau chimice pot fi utilizate ca tehnici eficiente de filtrare. O clasă de tehnici de filtrare se bazează pe utilizarea membranelor cu găuri de dimensiuni adecvate, prin care se presează lichidul. Membranele nanoporoase sunt potrivite pentru filtrarea mecanică cu pori extrem de mici, mai mici de 10 nm („nanofiltrare”) și pot fi compuse din nanotuburi . Nanofiltrarea este utilizată în principal pentru îndepărtarea ionilor sau separarea diferitelor fluide.
Nanoparticulele magnetice oferă o metodă eficientă și fiabilă de eliminare a metalelor grele contaminante din apele uzate folosind tehnici de separare magnetică. Utilizarea particulelor de dimensiuni nano crește eficiența absorbției poluanților, cu un cost relativ scăzut în comparație cu metodele tradiționale de filtrare și precipitare.
Unele echipamente de tratare a apei care utilizează nanotehnologie sunt deja pe piață, în timp ce altele sunt în curs de dezvoltare. Un studiu recent a constatat că metodele cu costuri reduse care utilizează sigilii nano-structurate s-au dovedit eficiente în producerea apei potabile. [7]
Nanoparticulele de fier s-au dovedit a fi potențiali agenți de detoxifiere pentru curățarea contaminanților din mediu împrăștiați în siturile industriale . [8]
Notă
- ^ (EN) Gyorgy Scrinis, Nanotehnologia și mediul înconjurător: reconstrucția nano-atomică a naturii , în Chain Reaction, vol. 97, 2007, pp. 23-26. Adus la 15 martie 2010. Arhivat din original la 19 iulie 2008 .
- ^ ( EN ) Raport ( PDF ). Adus la 15 martie 2010 (arhivat din original la 31 iulie 2009) .
- ^ (EN) Vuk Uskokovic, Nanotehnologii: Ceea ce nu știm , în Tehnologie în societate, vol. 29, 2007, pp. 43–61, DOI : 10.1016 / j.techsoc.2006.10.005 . Adus la 15 martie 2010 .
- ^ (EN) Royal Society and Royal Academy of Engineering Nanoscience and nanotechnologies: occasions and Uncertainties , 2004. Accesat la 18 mai 2008 (depus de „Original url 3 iulie 2018).
- ^ (EN) Institute for Food and Agricultural Standards , pe msu.edu. Adus la 18 mai 2008 .
- ^ (EN) Bozhi Tian, Zheng, Xiaolin; Kempa, Thomas J.; Fang, Ying; Yu, Nanfang; Yu, Guihua; Huang, Jinlin și Lieber, Charles M., Nanofile de siliciu coaxiale ca celule solare și surse de energie nanoelectronice , în Nature , vol. 449, 2007, pp. 885–889, DOI : 10.1038 / nature06181 . Adus la 18 mai 2008 .
- ^ (EN) Thembela Hillie, Hlophe, Mbhuti, Nanotehnologia și provocarea apei curate , în Nature Nanotechnology , vol. 2, 2007, pp. 663-664, DOI : 10.1038 / nn.2007.350 . Adus la 18 mai 2008 .
- ^ Wei-xian Zhang, particule de fier la scară nanomedicală pentru remedierea mediului: o privire de ansamblu. , în Journal of Nanoparticle Research , vol. 5, 2003, pp. 323–332, DOI : 10.1023 / A: 1025520116015 .
linkuri externe
- ( EN ) Center for the Implications of NanoTechnology , pe ceint.duke.edu .