Nanotechnologia a środowisko: nie taki diabeł straszny
Wiele już powiedziano o możliwości zrewolucjonizowania naszego życia przez nanotechnologie, szczególnie w dziedzinie materiałów, technik monitorowania oraz w opiece medycznej. Z towarzyszącej nanotechnologiom dyskusji na temat możliwych efektów ubocznych prac w nanoskali przypadkowy obserwator mógłby wywnioskować, że środowisko okaże się stroną przegraną w nanorewolucji. Jednak zdaniem naukowców pracujących w dziedzinie nanotechnologii środowiskowej wcale nie musi być to prawdą. Pojawiają się ostrzeżenia dotyczące nieznanych skutków oddziaływania nanocząstek na środowisko i zdrowie człowieka, a także apele o podjęcie badań w zakresie ekotoksykologii, prowadzonych równolegle z pracami w dziedzinie nanotechnologii. Wymieniane są następujące potencjalne zagrożenia: dyspersja i przenikanie do błon komórkowych, zwiększone prawdopodobieństwo reaktywności chemicznej, możliwość szybkiego przenoszenia szkodliwych substancji przez nanocząstki i duży zasięg oddziaływania, problemy z odzyskaniem materiału po zakończeniu jego użytkowania. Jednak naukowcy reprezentujący stosunkowo nieznaną dziedzinę nanotechnologii środowiskowej argumentują, że prace prowadzone w nanoskali nie muszą być szkodliwe dla środowiska. Badania wykazały, że obszary zastosowań nanotechnologii to nie tylko monitorowanie i zapobieganie zanieczyszczeniom, ale również usuwanie substancji zanieczyszczających, które przedostały się do środowiska. Biorąc pod uwagę zwiększone zainteresowanie decydentów politycznych sposobami ograniczania emisji szkodliwych substancji i ochrony środowiska, zaskakuje brak dyskusji na temat możliwości wykorzystania w tym celu nanotechnologii. Dostrzegając potencjał technologii środowiskowych, w 2004 r. Komisja Europejska opublikowała specjalny plan działania, w którym nanotechnologii przypisuje się ważną rolę do odegrania. Poza tym Komisja finansowała kilka projektów w tej dziedzinie z budżetu szóstego programu ramowego (6. PR). Zdaniem Davida Rickerby'ego z Instytutu Środowiska i Zrównoważonego Rozwoju Wspólnego Centrum Badawczego (WCB) Komisji Europejskiej, nanotechnologie środowiskowe w krajach takich, jak Stany Zjednoczone i Japonia są bardziej zaawansowane niż w Europie. - Japończycy zrozumieli, że nanotechnologia może dostarczyć rozwiązań dla wielu różnych problemów. Zdali sobie też sprawę, że rynek nanotechnologii ma ogromny potencjał, co również jest czynnikiem stymulującym badania - powiedział dr Rickerby w rozmowie z serwisem CORDIS Wiadomości. - Z kolei w Europie, gdzie dziedzina ta jest nieco niedofinansowana, istnieje większa niż w Ameryce Północnej tendencja do koncentrowania się na zastosowaniach w ochronie zdrowia i zagrożeniach wynikających z wpływu nanocząstek. Podejście takie, jakkolwiek uzasadnione, oznacza, że w porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi nanotechnologie w zastosowaniach środowiskowych są niedofinansowane - powiedział dr Rickerby. Przypomniał przy tym, że inne obszary wykorzystania nanotechnologii, związane na przykład z zastosowaniami w medycynie i przemyśle wytwórczym, objęte były celowym dofinansowaniem UE za pośrednictwem europejskich platform technologicznych. W Europie daje się jednak zaobserwować pewien przełom. Na przykład pewna brytyjska firma wykorzystuje nanocząstki w farbach. Farby takie mają właściwości samooczyszczające, a poza tym usuwają z atmosfery cząstki substancji zanieczyszczających. Ekologiczne farby opracowano w celu obniżenia poziomu tlenków azotu, które są przyczyną problemów z oddychaniem i są współodpowiedzialne za powstawanie smogu. W 2004 roku na łamach tygodnika New Scientist wyjaśniono sposób działania farby: "Bazą farby jest polisiloksan (silikon). W polisiloksanie znajdują się sferyczne nanocząstki dwutlenku tytanu i węglanu wapnia o szerokości 30 nanometrów. [...] Baza polisiloksanowa jest na tyle porowata, by mogły w nią wnikać tlenki azotu, które później przylegają do cząsteczek dwutlenku tytanu. Cząsteczki te absorbują promieniowanie ultrafioletowe ze światła słonecznego i dzięki uzyskanej w ten sposób energii zamieniają tlenki azotu w kwas azotowy." Kwas jest spłukiwany przez deszcz, albo też wcześniej neutralizują go zasadowe cząstki węglanu wapnia. Dr Rickerby uważa, że dobrym punktem wyjścia w działaniach zmierzających do zwiększenia współpracy międzynarodowej w zakresie nanotechnologii środowiskowych mogłoby być opracowanie procedur testowych umożliwiających sprawdzenie, czy nowy i innowacyjny produkt rzeczywiście posiada określone właściwości. Obecnie ogólnoeuropejska współpraca koncentrowana jest wokół trzech projektów szóstego programu ramowego: PICADA, NANOS4 i AMBIO. Celem projektu PICADA (Photocatalytic Innovative Coverings Applications for De-pollution Assessment - ocena zastosowań innowacyjnych pokryć fotokatalitycznych w usuwaniu zanieczyszczeń), którego partnerem jest WCB, jest znalezienie rozwiązania dla problemu zabrudzonych elewacji budynków, nasilającego się w ostatnich dekadach z powodu zanieczyszczenia atmosfery. Brudne elewacje obniżają jakość środowiska miejskiego i zwiększają całkowite koszty utrzymania budynków. Zespół badawczy wykorzystuje fotokatalizę z udziałem dwutlenku tytanu w celu opracowania nowych materiałów usuwających brud i neutralizujących zanieczyszczenia, które będzie można zastosować w pokryciach elewacji. Powłoki ochronne są również przedmiotem zainteresowania partnerów projektu AMBIO (zaawansowane nanostrukturalne powłoki do kontroli obrastania powierzchni materiałów przez organizmy żywe). Zamierzeniem trzydziestu jeden partnerów tego projektu zintegrowanego jest opracowanie powłok, które dzięki swoim właściwościom fizyko-chemicznym w nanoskali będą zapobiegać bio-obrastaniu i pozwolą na rezygnację ze stosowania szkodliwych dla środowiska biocydów. Walka z obrastaniem w większości przypadków polega na stosowaniu specjalnych farb, które zawierają związki toksyczne dla organizmów żywych. Nowe przepisy wymagają jednak, aby farby zapobiegające obrastaniu nie wywoływały niepożądanych skutków w środowisku. Dlatego też rozpoczęto poszukiwania bardziej przyjaznych dla środowiska sposobów powstrzymywania organizmów wodnych od porastania kadłubów statków. Z kolei głównym celem projektu NANOS4 (Nano-structured solid-state gas sensors with superior performance - nanostrukturalne czujniki gazu o wysokiej czułości ze stałym elektrolitem) jest ochrona środowiska z wykorzystaniem systemu wykrywania gazów. Zespół badawczy wykorzystuje zaawansowane mikro- i nanotechnologie do opracowania innowacyjnych systemów wykrywania gazów z użyciem tlenków metali. Czujniki będą konstruowane za pomocą takich technik nanoinżynieryjnych, jak "wzrost kryształów w procesie transportu w fazie gazowej". Rola nanotechnologii w rozwiązywaniu problemów środowiskowych będzie przedmiotem dalszych dyskusji w czasie sesji zatytułowanej "Nanotechnologia: technologia środowiskowa przyszłości?", która odbędzie się w dniach 12-15 czerwca w ramach Zielonego Tygodnia UE.