Наноматериалы могут иметь большой экологический след

Экологические преимущества от использования наноматериалов могут быть частично нивелированы процессами, используемыми для их производства, согласно исследованию, опубликованному в специальном выпуске Journal of Industrial Ecology.

Согласно статье Хатисе Шенгюль и коллег из Университета Иллинойса в Чикаго, строгие требования к чистоте материала, низкие допуски на дефекты и низкий выход производственных процессов могут привести к большему экологическому ущербу, чем при традиционном производстве. Например, в исследовании производства углеродных нановолокон (CNF) Викас Ханна и коллеги из Университета штата Огайо обнаружили, что воздействие на окружающую среду в течение жизненного цикла может быть в 100 раз больше на единицу веса, чем у традиционных материалов, потенциально компенсируя некоторые экологические преимущества малого размера наноматериалов.

Материалы, созданные с размерами от 1 до 100 нанометров (от 1 до 100 миллиардных долей метра), демонстрируют новые физические, химические и биологические характеристики, открывая возможности для инноваций в медицине, производстве и других секторах экономики. Поскольку небольшие количества наноматериалов могут выполнять задачи гораздо больших объемов обычных материалов, ожидалось, что наноматериалы снизят потребление энергии и ресурсов, а также связанное с ними загрязнение. Возможность создания миниатюрных устройств атом за атомом также породила ожидания, что точность нанопроизводства приведет к уменьшению количества отходов и более чистым процессам.

«Исследования в этом выпуске раскрывают потенциал экологического воздействия от нанопроизводства, способного перевесить преимущества использования более легких наноматериалов», — говорит Гас Сфет, дейн Школы лесного хозяйства и экологических исследований Йельского университета. — «На сегодняшний день основное внимание уделялось возможным токсическим эффектам воздействия наночастиц, и это правильно. Но "старомодные" соображения загрязнения и использования энергии, возникающие из-за технологий производства наноматериалов, также требуют внимания».

Другие темы, рассмотренные в специальном выпуске, включают:

• Подходы к выявлению и снижению опасностей наноматериалов в течение жизненного цикла.
• Количественные оценки потребностей в энергии и воздействия на окружающую среду в течение жизненного цикла наноматериалов.
• Компромиссы между затратами на нанопроизводство и профессиональным воздействием наночастиц.
• Эффективность методов синтеза наноматериалов.
• Повышение устойчивости биоразлагаемых продуктов с помощью нанотехнологий.
• Промышленные основы ответственной нанотехнологии.
• Промышленное и общественное восприятие рисков и преимуществ наноматериалов.
• Управление и регулирование нанотехнологий.

Промышленная экология — это область, изучающая возможности устойчивого производства и потребления, подчеркивая важность системного взгляда на экологические угрозы и средства их устранения. «С помощью таких инструментов, как оценка жизненного цикла, зеленая химия и предотвращение загрязнения, промышленная экология принимает широкий и обдуманный взгляд на экологические проблемы», — заявляет Рид Лифсет, главный редактор Journal of Industrial Ecology. — «Этот специальный выпуск показывает силу такого подхода».

Гостевые редакторы — Роланд Клифт, профессор экологических технологий в Центре экологической стратегии Университета Суррея, и Шеннон Ллойд, главный научный сотрудник управления по устойчивому развитию и технологиям процессов в Concurrent Technologies Corporation. Поддержку специальному выпуску оказали Образовательный фонд Америки в Уэстпорте, Коннектикут, и Проект по возникающим нанотехнологиям Международного центра ученых имени Вудро Вильсона в Вашингтоне, округ Колумбия.