Sådan ændrer nanomaterialer sig i miljøet

Forskning har vist, at nanomaterialer undergår øjeblikkelige og komplekse transformationer, når de frigives i miljøet. Det kan dreje sig om biologiske, fysiske eller kemiske transformationer, der påvirkes af materialernes specifikke karakteristika og det omgivende miljø.

Nanomaterialer kan komme ud i miljøet når som helst i løbet af deres livscyklus, fra fremstillingen af råmaterialet over brugen af et produkt, der indeholder nanomaterialer, til produktet genanvendes eller bliver til affald. Det kan ske direkte, f.eks. ved at svømme efter at have anvendt solcreme, der indeholder et nanomateriale, eller indirekte gennem tekniske systemer som f.eks. et spildevandsanlæg.

For at forstå, hvordan forskellige nanomaterialer opfører sig under forskellige miljøbetingelser, er det vigtigt at se på deres kemiske, fysiske og biologiske transformationer.

 

Transformationsprocesser er komplekse og sker samtidigt

Den måde, som nanopartikler ændres på i miljøet, afhænger af deres unikke sammensætning, der er defineret af deres størrelse, kernesammensætning og overfladebehandling (såkaldt coating eller belægning). Disse parametre er i høj grad afgørende for partiklernes stabilitet, opløsning eller agglomerering, der medfører transformerede materialer, som opfører sig på en anderledes måde.

Dette kompliceres yderligere af indvirkningen af miljøbetingelser som temperatur, tilstedeværelsen af forskellige salte eller andre organiske og uorganiske partikler på transformationen af nanopartikler.

Endelig har interaktionen med organismer en indvirkning på de specifikke transformationsreaktioner. Interaktionen går begge veje: Partikler og organismer påvirker hinanden, idet afgiftningsreaktioner f.eks. kan ændre vigtige karakteristika ved partiklerne. 

Disse fysiske, kemiske og biologiske transformationsprocesser sker øjeblikkeligt, og meget ofte samtidigt, efter frigivelse, og påvirker transport, mobilitet, optagelsespotentiale i organismer og interaktion med organismer. Samspillet mellem disse processer og transporten af nanopartikler afgør nanopartiklernes skæbne og i sidste ende deres økotoksikologiske potentiale.

 

Hvad med bionedbrydningen af organiske nanomaterialer og overfladebelægninger?

Bionedbrydning er en naturlig proces i miljøet, hvor mikroorganismer nedbryder organiske materialer og genbruger biologisk vigtige elementer.

Dette bionedbrydningsprincip gælder også for organiske kemikalier. Jo hurtigere bionedbrydningshastigheden for et kemikalie er, desto bedre, fordi stoffet dermed forsvinder hurtigere fra miljøet og kan forårsage mindre skade. Der er derfor krav om at undersøge den potentielle persistens i en kemisk farevurdering med veletablerede standardtest (f.eks. OECD's testretningslinjer) for at bestemme et kemikalies bionedbrydelighed.

Ligesom med konventionelle kemikalier er det derfor et centralt spørgsmål, om og i givet fald hvordan nanomaterialer eller belægninger bionedbrydes, når de frigives i miljøet. I lyset af de unikke egenskaber, som nanomaterialer har, ser forskerne nærmere på egnetheden af etablerede standardtest til at analyse deres bionedbrydelighed.

Selvom de første undersøgelser viser, at de eksisterende testmetoder i princippet fungerer, er det nødvendigt at lægge yderligere kræfter i teknologiske forbedringer, der tager højde for nanospecifikke krav, frem for at ændre eksisterende test eller udvikle nye metoder.