Nano-Zustand: Winzig und jetzt überall, wie groß ist das Problem von Nanopartikeln? | Verschmutzung

ichIm Jahr 2019 gab Ikea bekannt, dass es Vorhänge entwickelt hat, von denen es behauptete, dass sie „bauen gängige Luftschadstoffe in Innenräumen ab“. Das Geheimnis, hieß es, sei die spezielle Beschichtung des Stoffes. „Was wäre, wenn wir mit Textilien die Luft reinigen könnten?“ fragte der Produktentwickler von Ikea, Mauricio Affonso, in a Werbevideo für die Gardinen „Gunrid“.

Nachdem erklärt wurde, dass die Beschichtung ein Photokatalysator sei („ähnlich der Photosynthese, in der Natur gefunden“), wird Affonso gezeigt, wie er auf die hauchdünnen Vorhänge blickt, während erhebende Musik spielt. „Es ist erstaunlich, an etwas zu arbeiten, das Menschen die Möglichkeit gibt, zu Hause ein gesünderes Leben zu führen.“

Verwirrt von diesen Behauptungen – wie könnte eine mineralische Beschichtung die Luft reinigen? – Avicenna, eine französische gemeinnützige Umweltorganisation, untersucht. Unabhängige Labortests des Gunrid-Textils berichteten, dass Proben winzige Partikel enthielten Titandioxid (TiO2) – eine Substanz, die normalerweise nicht giftig ist, aber sein kann möglicherweise krebserregend wenn eingeatmet, und möglicherweise in anderen Formen – die Dingen wie Farbe und Fenstern angeblich „selbstreinigende“ Eigenschaften verleiht, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt werden.

Ein Bild einer Faser aus einem Gunrid-Vorhang unter dem Mikroskop in den Labortests, das Nanopartikel auf der Oberfläche zeigt. Foto: LNE

Diese winzigen Partikel oder Nanopartikel stehen an der Spitze der Materialwissenschaften. Nanopartikel gibt es in allen Formen – Kugeln, Würfel, Fasern oder Blätter – aber das Entscheidende ist ihre Größe: Sie sind kleiner als 100 Nanometer (ein menschliches Haar ist etwa 80.000 nm dick).

In der Natur kommen viele Nanopartikel vor. Nanohaare machen die Füße eines Geckos klebrig und Nanoproteine ​​machen die Seide einer Spinne stark. Aber sie lassen sich herstellen, und weil sie so klein sind, haben sie besondere Eigenschaften, die sie für viele Zwecke attraktiv machen – nicht nur für Unternehmen wie Ikea. In der Medizin können sie Krebsmedikamente direkt in Tumorzellen transportieren und Nanosilber wird zur Beschichtung von medizinischen Beatmungsschläuchen und Verbänden eingesetzt. Nanos könnten Pestizide auf Teile einer Pflanze lenken oder Nährstoffe kontrollierter aus Düngemitteln freisetzen.

Sie haben auch profanere Verwendungen. Kosmetika und Lebensmitteln werden synthetische Beschichtungen zugesetzt. Nanosilber wird in Textilien verwendet, wo es angeblich antibakterielle Eigenschaften für Pflaster, Turnhosen, Yogamatten und Periodenhosen verleiht.

Aber Wissenschaftler wie die von Avicenn befürchten, dass beim Waschen, Recyceln oder Wegwerfen dieser Haushaltsgegenstände synthetische Nanopartikel in die Umwelt freigesetzt werden und auf noch ungeklärte Weise in den Boden und ins Meer gelangen. Einige Wissenschaftler glauben, dass Nanopartikel eine noch größere Bedrohung darstellen könnten als Mikroplastik.

Im Ozean wurden synthetische Nanopartikel aus Kunststoff gefunden im Eis an beiden Polen. Nanopartikel aus Es wurde festgestellt, dass Socken und Sonnencreme die Umwelt verschmutzen Wasser und bestimmte Nanos wirken sich nachweislich negativ aus Meerestiere wie Fische und Krustentiere. Wie bei Antibiotika können sich Resistenzen gegen antimikrobielles Nanosilber entwickeln – Silbertolerante Bodenbakterien wurden jetzt gefunden.

Dünne weiße Vorhänge wehen im Wind aus einem offenen Fenster
Gunrid luftreinigende Vorhänge von Ikea. Sie wurden aus dem Verkauf zurückgezogen, was nach Angaben des Unternehmens darauf zurückzuführen war, dass „die Funktionalität nicht so effektiv war wie erwartet“. Foto: Ikea

Selbst darüber, wo sich Nanopartikel befinden, ist wenig bekannt, geschweige denn, welche Auswirkungen sie auf die Umwelt haben. Da sie so winzig sind, werden die meisten Experimente in Labors durchgeführt, und es kann schwierig sein, genau festzulegen, wo sie angewendet werden.

„Das Hauptproblem bei diesen Substanzen ist, dass wir sie nicht messen können – wir wissen, dass sie da sind, aber sie sind so winzig, dass sie schwer zu erkennen sind, weshalb man nicht so viel über sie hört“, sagt Nick Voulvoulis, Professor für Umwelttechnologie am Imperial College London.

Er macht sich Sorgen über den unkontrollierten Einsatz von Nanos in Konsumgütern. “Wenn Nanos richtig in Anwendungen eingesetzt werden, die nützlich oder nützlich sind, ist das gerechtfertigt, aber wenn sie überall und überall verwendet werden, weil sie bestimmte Eigenschaften haben, ist das verrückt.”

Synthetische Nanopartikel sind nicht per se schädlich. Wie ihre natürlichen Cousins ​​sind viele auf Metallbasis, aber sie können aus jeder Substanz hergestellt werden. Entscheidend ist, dass sie im Gegensatz zu chemischen Verbindungen nicht aufgelöst werden können. Ihre winzige Größe verleiht ihnen paradoxerweise eine enorme Oberfläche, wodurch sie sich anders verhalten als „Nicht-Nano“-Versionen desselben Materials. Es kann sie mobiler, reaktiver – und möglicherweise toxischer machen, je nach Form, Größe, Art, Art und Weise, wie ein Stoff in die Umwelt freigesetzt wird, und seiner Konzentration.

Und sie werden in großem Umfang in die Umwelt freigesetzt. Laut Avicenn ist die Freisetzung von Nanos am wahrscheinlichsten während der Herstellung oder Entsorgung, aber es kann auch passieren, wenn Artikel gewaschen werden – was bekanntermaßen bei Stoffen auftritt, die Nanosilber enthalten. Abwassersysteme können sie nicht einfangen und sie landen im Meer: die OECD sagt, selbst fortschrittliche Kläranlagen können mit Nanopartikeln nicht umgehen.

Aus gesundheitlicher Sicht ist die Inhalation der schädlichste Expositionsweg gegenüber Nanos wie TiO2 für Fabrikarbeiter und Verbraucher. Die Tests von Avicenn ergaben, dass die durchschnittliche Partikelgröße 4,9 nm betrug und alle 300 analysierten Partikel unter der offiziellen Nano-Schwelle von 100 nm lagen.

Ikea bestand darauf, dass seine eigenen Tests das TiO zeigten2 Partikel seien „ordnungsgemäß an den Stoff gebunden“ und „stellen kein Risiko“ für die Kunden dar, und sagten, es nehme die Arbeitssicherheit sehr ernst. Das Unternehmen hat sie nicht als Nanopartikel bezeichnet und erklärt, dass es nach der Integration in Textiloberflächen „keine gute Standardmethode zur Messung der Partikelgrößenverteilung eines Materials“ gebe, und räumte ein, dass die EU-Definitionen von Nanomaterialien überprüft würden.

„Wir erkennen an, dass die Tests und Messungen von Nanopartikeln komplex sind, insbesondere für Materialien, die Partikel enthalten, die dazu neigen, Agglomerate zu bilden“, sagte er.

Was die Vorhänge von Ikea angeht, die TiO verschütten2 Nanopartikel beim Waschen oder Wegwerfen, sagte Ikea, es sei „zuversichtlich, dass die Behandlung richtig an den Stoff gebunden ist, und daher sehen wir kein Risiko, die Behandlung einzuatmen“, räumte jedoch ein, dass „wie bei jedem Textil Teile des Textils beim Gebrauch oder Waschen abgehen“.

Viele Nanos überleben nicht lange in der Umwelt. Da sie jedoch ständig entladen werden, bleiben die Pegel ziemlich konstant. „Nanos sind ‚pseudo-persistent‘, weil sie ziemlich schnell abgebaut werden, aber sie gelangen immer wieder in die Umwelt“, sagt Voulvoulis.

Sein Hauptanliegen ist, ob Nanos zu Trägern für andere Verbindungen werden, ein Gegenstand wissenschaftlicher Debatten. Im Jahr 2009 schlugen spanische Wissenschaftler vor Nanos könnten giftige Schadstoffe binden und transportieren und möglicherweise selbst giftig sein, indem sie reaktive freie Radikale erzeugen. Wenn andere giftige Schadstoffe an Nanos-Oberflächen „anhaften“, argumentierten sie, könnten Meerespflanzen und -tiere sie leichter aufnehmen.

Andere Wissenschaftler vermuten das Gegenteil: dass organische Stoffe in Abwässern Nanopartikel umhüllen, wodurch sie weniger aktiv werden. Und andere befürchten, dass Nanos auslösen könnten „Giftcocktail“-Effekte – was sie in Kombination schädlicher macht, als es einzelne Stoffe einzeln wären.

Fasern unter starker Vergrößerung
Fasern unter starker Vergrößerung. “Nanopartikel werden oft als Wundermittel gegen Umweltverschmutzung oder Bakterien angepriesen”, sagt ein Wissenschaftler, “aber wir müssen sicherstellen, dass die Heilung nicht schlimmer ist als die Krankheit.” Foto: Perov Stanislav / Alamy

Bislang sind synthetische Nanomaterialien im Meer relativ weit verbreitet und haben kaum Auswirkungen auf Meerestiere, sagt Studienautor Dr. Tobias Lammel von der Universität Göteborg Kupfer-Nanos. Aber er warnt: „Es ist möglich, dass die Konzentration mancher hergestellter Nanomaterialien in der Meeresumwelt ansteigt … Es ist wichtig, dies im Auge zu behalten.“

Angesichts der großen Fragezeichen fordert Avicenn strengere Vorschriften für Nanos und mehr Vorsicht beim Produktdesign. „Unternehmen sind bestrebt, innovative und ausgefallene Produkte zu verkaufen, aber sie müssen ihr Nutzen-Risiko-Verhältnis in jedem Schritt des Lebenszyklus der Produkte gründlich abwägen“, sagt Mathilde Detcheverry, Policy Manager bei Avicenn.

Ab August, die EU verbietet Verwendung von TiO2 Nanos in Lebensmitteln (wo es E171 heißt) und die Das gab die Europäische Kommission kürzlich bekannt dass 12 Nanomaterialien bald in Kosmetika verboten würden.

Detcheverry sagt: „Mit fortschreitenden wissenschaftlichen Erkenntnissen über die Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen von technisch hergestellten Nanomaterialien wie Silber und Titandioxid müssen wir sicherstellen, dass Nanomaterialien nur für spezifische und wesentliche Anwendungen zugelassen werden, um nachteilige Auswirkungen an der Quelle und auf ein Minimum zu reduzieren [ensure they are] nicht unkontrolliert freigesetzt.“

Zwei Jahre nach der Veröffentlichung von Gunrid-Vorhängen von Ikea versuchte Avicenna, weitere für weitere Tests zu kaufen, aber sie waren aus dem Verkauf genommen worden.

Ikea sagte dem Guardian, dass Gunrid „sicher als traditioneller Vorhang verwendet werden kann“, aber er wurde zurückgezogen, weil „die Funktionalität nicht so effektiv war wie erwartet“. Wenn das stimmt – zum Beispiel das trotz TiO2 Mit nachgewiesenen photokatalytischen Eigenschaften und der Verwendung in selbstreinigenden und luftreinigenden Produkten könnte seine Wirkung auf Vorhänge lokalisiert und nicht stark sein – dann deutet die Erfahrung von Ikea zumindest darauf hin, dass die Vorteile von Nanopartikeln die potenziellen und häufig unbekannten Risiken nicht überwiegen, Detcheverry sagt.

“Nanopartikel werden oft als Wundermittel gegen Umweltverschmutzung oder Bakterien angepriesen”, sagt sie, “aber wir müssen sicherstellen, dass die Heilung nicht schlimmer ist als die Krankheit.”

Gunrid war nur ein Produkt von vielen Tausenden, die Nanopartikel verwenden. Wie Affonso von Ikea im Video sagt: „Das Tolle an Gunrid ist, dass diese Technologie auf jedes Textil angewendet werden kann.“

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