Jon Magnar Haugen, Teknologirådet, 11.02.11 Nanomaterialer: Store muligheter, men betenkelig avfall? Hva er det og hvor finnes det? Jon Magnar Haugen, Teknologirådet, 11.02.11

Nanoteknologien vokser seg stor Raskt voksende forskningsområde USA: 1 mrd $ årlig Blant 3 kjerneteknologier i Forskningsmeldingen FoU-innsats i Norge, 2007: 220 mill fra universiteter og institutter 270 mill kr. fra næringslivet Mange produkter allerede på markedet USA > 1000 produkter Selvrensende vinduer, maling, smørefrie ski, kosmetikk, databrikker, emballasje Illustrasjon fra Natalie Lowrey, Friends of the Earth Australia

Smått -> særegne egenskaper Tusen milliarder milliarder Nanoskalaen gir plass til mange partikler og store overflater Elektromagnetiske egenskaper dominerer tyngdekraft og bevegelsesenergi lite relevant Dette er ikke ukjent, men vi kan utnytte det bedre enn før

Unike egenskaper Vannavstøting Elektromagnetiske krefter gir selektiv overflate Filtre og membraner Hydrogenbrenselceller Avsalting av havvann Optiske egenskaper Titandioksid: Partikkelstørrelse avgjør lysbrytning Solkrem uten hvit farge Kvanteprikker: Avgir energi av bestemte nivåer Energibesparende dioder Energi: Konvertering av energi i solceller og brenselceller Lagring av energi i batterier og hydrogen Medisin: Sensorer, bedre bildeteknikker Nye implantater Målrettet medisinering Kombinasjon av sterke materialer, sensorer og doseringssystemer kan erstatte organer. Elektronikk Display: sammenrullbare skjermer Transistorer Minneenheter

Hvordan utnyttes egenskapene? Case 1: Maling og impregnering Krav om mindre løsemidler Jotun vil oppnå kravet med nanopartikler av silika Nanofilm for impregnering Fliser og gulvbelegg Belegningsstein Tekstiler, trevarer mm Dette er en videreutvikling av kjente produkter og egenskaper Ikke sugd av eget bryst. Men før vi diskuterer risiko og regulering vil vi si litt om hva nanomaterialer er. Illustrasjon fra Jotun

Case 2: Hjelp mot smuss og forurensning UV-stråler Illustrasjon fra Wikipedia TiO2 aktiveres av UV-stråler til å bryte ned smuss og forurensning Icopal Noxite takpapp Bryte ned NOx-gasser. H-vinduet og NorDan selvrensende glass Bryte ned smuss slik at det vaskes av i neste regnskyll. Her er vi i gang med å integrere nye egenskaper Ikke sugd av eget bryst. Men før vi diskuterer risiko og regulering vil vi si litt om hva nanomaterialer er.

Case 3: Isolasjon, energihøsting, energiforsyning (prototyper) Nanoporøse materialer Supereffektiv isolasjon Vinduer med integrert persienne: Bedre utnyttelse av dagslys Tilsvarende prototyper for vegger: Skal fange, avgi og reflektere varme etter behov Mer aktive egenskaper Ikke sugd av eget bryst. Men før vi diskuterer risiko og regulering vil vi si litt om hva nanomaterialer er.

Case 3: Mer sofistikerte energiløsninger (På tegnebrettet) Integrerte solceller Integrerte energilagring (batterier) Integrert belysning Integrert elektronikk Integrert energi og elektronikk Ikke sugd av eget bryst. Men før vi diskuterer risiko og regulering vil vi si litt om hva nanomaterialer er.

Andre eksempler Brannvinduer Antibakterielle overflater TiO2 (igjen…) Sølv Karbonnanorør Armering i kompositter, mulighet for energioverføring mm. Nanofibrillær cellulose Som over, bare billigere? Illustrasjon fra Saint-Gobain Glass Et eksempel på et nanomateriale, nemlig fullerener i en hudkrem. Ikke sugd av eget bryst. Men før vi diskuterer risiko og regulering vil vi si litt om hva nanomaterialer er.

Nanomaterialer Porer, overflater, partikler Dannet av diverse kjemiske stoffer: Metaller (sølv, gull) Keramiske stoffer og metalloksider Karbon Halvledermaterialer Tilpasset fra Foss Hansen et al, Nanotoxicology 2007 Hva snakker vi om? Materialer med en indre struktur på nanoskalaen Materialer med overflatestrukturer på nanoskalaen – eks etsing av en CD-plate Partikler og rør på nanoskalaen

Noe helt nytt? Strukturer og prosesser forekommer naturlig på nanoskalaen Grafittsjikt Fibriller i cellulose Aske Proteiner og mange biologiske prosesser Noe oppstår utilsiktet Partikler i dieseleksos Vanskelig å trekke noe tydelig skille Naturlig vs menneskeskapt Skala/størrelse Derfor: uklare begreper og mye forvirring Materialer med en indre struktur på nanoskalaen Materialer med overflatestrukturer på nanoskalaen – eks etsing av en CD-plate Partikler og rør på nanoskalaen

Unike egenskaper, men også unik risiko? Karbonnanorør Svært sterke Ofte ansett som form av grafitt Risiko? Hypotese: Fiberformen gir adgang til lungene og forhindrer eliminasjon Funn: ”Frustrated phagocytosis” Ny asbest? Sølv: Sølvioner er kjent antibakterielt middel Også kjent risiko, har derfor vært på retur I dag på vei tilbake, men på partikkelform For eksempel er sølv i vanlig form et svært stabilt stoff, og vi er ikke redde for å putte en sølvskje i munnen. Men brutt ned i små partikler blir sølv bakteriedrepende. Risiko? - Hypotese 1: Som sølvioner, dvs uønsket men faller inn under tradisjonell forståelse og forvaltning. - Hypotese 2: Partikler kan ha unik risiko: Slipper inn der andre former av sølv stenges ute.

Observasjoner om risiko Bekymringen dreier seg ikke om at nanopartikler er spesielt farlige. Men: ”Uskyldige” stoffer kan ha andre egenskaper på nanonivå: Små partikler er mer mobile Økt overflate gir økt reaktivitet Gjelder primært nanopartikler Flere atomer på hjørner og kanter, noe som gjør dem tilgjengelige for å reagere. Passasje av barrierer Lunge–blod Cellemembraner Oksidativt stress, celleskade

Observasjoner om risiko NM er like forskjellige som ”ordinære kjemikalier” Mange faller innenfor tradisjonell forståelse Partikkelformen kan innebære unik risiko Flere tema er dårlig kartlagt Karaktertrekk/mekanismer for skade Utbredelse/eksponering Livsløp NM håndteres sjelden som selvstendige komponenter.

Produkt- kontroll Arbeidsmiljø/ Forurensning Risiko- vurdering Er vi godt skodd? Produkt- kontroll Arbeidsmiljø/ Forurensning Prosesslover Arbeidsmiljøloven • Forurensningsloven Avfallsforskriften Produksjon av nanomaterialer Risiko- vurdering Arbeids- miljøloven Produktlover Produktkontrolloven Restriksjoner? Vilkår? Tilvirkning av produkter Forurensnings- loven Krever risikovurdering som igjen danner grunnlag for: Forbruker- informasjon Produktlover: regulerer hva som kan markedsføres og selges. Klassifisering Faremerking Vilkår for markedsføring Definerer farlig avfall Bruk av produkter Avfalls- forskriften Avfall/ Avløp

Hva skjer hvis vi blir lurt av førsteinntrykket? Produkt- kontroll Arbeidsmiljø/ Forurensning Risiko- vurdering Arbeids- miljøloven Kan smette unna risikovurdering Eller de byr på overraskelser som ikke avdekkes før det er for sent. Restriksjoner? Vilkår? Forurensnings- loven Kan vi skaffe kunnskap og kontroll? Forbruker- informasjon Selv om vekten er lik så kan reaktiviteten og mobiliteten være forskjellig. Avfalls- forskriften

Hva betyr dette for avfallsbransjen? Nanomaterialer tilføres for å gi nye egenskaper Men for avfallsbransjen kan de innebære uønskede forurensninger. Problemstilling 1: miljøskade Mangelfull kunnskap om nano-materialer gjør det vanskelig å luke ut problembarna. Parallell til PCB? – Neppe hva gjelder toksisitet, men kanskje hva gjelder vår manglende evne til å luke vekk problembarn. Problemstilling 2: kretsløpssamfunnet Mangelfull kunnskap om nano-produkter gjør det vanskelig å fremskaffe egnet avfallshåndtering Eller de er integrert i andre materialer så det er vanskelig å skille fraksjonene. Å presisere risikovurdering er ikke nok. Kunnskapsmangel og uklare forpliktelser innebærer at vi ikke kan fange opp all risiko. Det er derfor samtidig nødvendig med annen forebygging. Vi har pekt på tre elementer: Utvidet produsentansvar Registreringsplikt Økt forskning og rådgivning om risiko