Мир без нанопыли

25.02.2009

Какую опасность таят в себе частицы, размеры которых от 10 до 1000 нм

Миллионы принтеров и копиров день за днем выполняют свою работу. Но наряду с тоннами отпечатанной бумаги они производят еще один, невидимый, продукт — тончайшую пыль. Какую именно опасность таят в себе эти частицы, до сих пор не совсем ясно. Тем не менее, исследователи во всем мире ищут решения, которые сделали бы нанотехнику безопаснее.

Итак, какую опасность таят в себе частицы, размеры которых от 10 до 1000 нм, до сих пор неясно. Определенно ясно лишь то, что возникают они не только в офисе. Например, на загруженных транспортом улицах их концентрация составляет порядка 100 тысяч единиц на один кубический сантиметр, в курилке — примерно миллион на см3. «Доказано, что вдыхание тонкой пыли негативно воздействует на состояние здоровья человека», — говорится в документах Федерального ведомства по охране окружающей среды Германии (UBA).

По этой причине немецкие производители наноматериалов, такие как химические концерны BASF и Evonik Industries, прилагают усилия к тому, чтобы сделать производственные технологии и применение материалов максимально безопасными. Речь идет в основном о таких направлениях, как различные виды синтеза жидких и газообразных фаз, а также процесс перемалывания материалов. Evonik, например, использует главным образом процессы осаждения и пламенные реакции.

Как бы то ни было, поскольку опасность представляют только свободные наночастицы, производство и фасовка наноматериалов (чаще окисей металлов) требуют мер по защите окружающей среды и сотрудников предприятий, работающих в закрытых помещениях. В настоящее время в экспериментальном цеху в химическом парке Ханау-Вольфганг (Германия), обкатывается инновационная технология производства нанопорошка оксида цинка в реакторе выпаривания. Тончайшие частицы оксиды цинка сегодня используются, в том числе, в производстве особо эффективного противозагарного крема. «Одно из важных преимуществ этой технологии заключается в сбережении энергии порядка 15—20 %», — замечает разработчик метода профессор Степан Катушич (Stepan Katusic).

Концерн BASF также использует инновационную интегрированную технологию производства наноматериалов: органические и неорганические наночастицы рождаются в реакторе с горячими стенками. Непосредственно после этого частицы переводятся в жидкую фазу, образуя стабильные эмульсии. «Наночастицы в таком состоянии затем легко включаются в полимеры или в химикаты высокой степени чистоты», — говорит Бернд Захвей (Bernd Sachweh), руководитель группы BASF, отвечающей за развитие разработок тонких частиц и их идентификации. Таким образом, наночастицы сразу после возникновения связываются в определенную матрицу. Такие методы применяют, например, для получения износостойких лаков. «С этим нововведением мы добились того, что продукт все время находится в закрытой системе, а значит, попадание наночастиц в окружающее пространство исключено», — поясняет Захвей преимущества интегрированной производственной цепи.

В недавнем исследовании британской Королевской комиссии по проблемам загрязнения окружающей среды RCEP не было найдено «никаких доказательств причинения вреда наноматериалами здоровью и окружающей среде». Тем не менее, RCEP предупреждает о возможных рисках. «Мы озабочены не столько размерами частиц или технологией производства наноматериалов, сколько принципами их действия», — сказано в отчете Королевской комиссии. «Существует насущная потребность в увеличении объемов исследований и тестирования наноматериалов», — резюмирует сэр Джон Лотон (John Lawton), эколог и председатель RCEP.

Учитывая это требование, немецкие фирмы и университеты при поддержке Федерального министерства науки и образования Германии осуществляют проект NanoCare.

«Мы должны протестировать все основные материалы, с тем чтобы прояснить для себя их возможные „экспозиционные дозы“ и их воздействие на живую природу», — формулирует задачу участник NanoCare токсиколог профессор Харальд Круг (Harald Krug). Впрочем, исследования показали, что обычно наночастицы применяются в связанной форме, как, к примеру, в упомянутом противозагарном креме. «В этом случае опасность намного меньше», — говорит Харальд Круг.

Источник: Российский электронный наножурнал , Константин Вегенер

©РАН 2020