Использование нанотехнологий для решения экологических проблем

Вниманию читателей предлагаем материал сайта plus-one.ru  по теме, о которой мы в Узбекистане еще не говорили. Насколько экологичны или не экологичны нанотехнологии? 

=================================== 

Нанотехнологии связывают с «новой промышленной революцией». Их используют в медицине, промышленности и других сферах. Ученые прогнозируют, что в XXI веке нанотехнологии в экологии кардинально изменят представления о методах борьбы с загрязнением окружающей среды.

Фото: iStock

Наноматериалы — это одно из приоритетных направлений развития науки. Их уникальные свойства, в том числе способность с легкостью проникать через мембраны клеток, определяются инновационной структурой, состоящей из частиц размером от 1 до 100 нанометров (10−9 м).

Благодаря государственному финансированию новые предприятия, выпускающие продукцию с использованием наноразмерных частиц, открываются ежемесячно.

Нанотехнологии проникли во многие сферы.

 1. Косметология. В состав многих солнцезащитных кремов входят наночастицы оксида титана и оксида цинка. Они ускоряют впитывание средства и позволяют избежать белых следов на коже.

 2. Модная индустрия. Ткани, покрытые тонким слоем наночастиц оксида цинка, позволяют изготавливать камуфляжи, невидимые в широком диапазоне частот — от радио до ультрафиолета. Также разработан материал с наночастицами в виде крошечных волосков, отталкивающих влагу.

 3. Медицина. Лекарственные препараты с частицами, легко преодолевающими клеточный барьер, быстрее проникают в очаг поражения и вызывают меньше побочных эффектов. Исследование нанолекарств еще не завершено, но проведенные опыты показали их высокую эффективность в борьбе с онкологией.

 4. Промышленность. Полимерные покрытия с наночастицами силиката алюминия сложнее поцарапать или деформировать. Эта технология используется при производстве, в том числе стекол для автомобилей и очков.

Ученые, однако, озабочены возможным вредом от побочных молекулярных продуктов. Наноматериалы легко попадают в почву и водоемы. С этим связана проблема их безопасного хранения и транспортировки. Методов очистки природной среды от наночастиц не существует.

Специалисты продолжают изучение экологии наноматериалов. Но уже сейчас можно сделать выводы о рисках бесконтрольного производства и использования инновационных продуктов.

Опасности и риски нанотехнологий и наноматериалов

Некоторые наночастицы могут угрожать природе и здоровью человека. Поэтому эксперты пытаются привлечь внимание общественности не только к перспективам, но и к вероятным рискам.

Фото: iStock

Повреждение клеток мозга у животных

Доказано, что вдыхание мельчайших частиц одной из форм чистого углерода — фуллерена С60 — оказывает разрушительное воздействие на организм. Для определения степени его токсичности американский ученый Ева Обердёрстер добавила молекулы этого вещества в аквариум с дафниями — мелкими ракообразными, обитающими в пресных водоемах. Через 48 часов биолог зафиксировала повышенную смертность животных. Эксперимент показал, что наноматериал токсичнее, чем никель, но не так ядовит, как выхлопные газы и сигаретный дым.

Еще один опыт был проведен с окунями. После контакта с C60 все рыбы остались живы, но у них оказались серьезно повреждены клетки мозга. Конечно, не все наноматериалы представляют биологическую угрозу, но важно не забывать о возможных рисках и минимизировать их.

Загрязнение окружающей среды

Очищение окружающей среды от наночастиц представляет серьезную проблему, так как они поглощаются растениями и переносятся ветром на огромные расстояния. Ученые обнаружили, что наночастицы оксида железа ускоряют движение в воздухе техногенного свинца. А наноразмерные частицы оксида алюминия препятствуют росту растений.

Методы снижения воздействия нанотехнологий на экологию

Наночастицы (липосомы, нанокристаллы, мицеллы и другие) используют для повышения эффективности лечения многих заболеваний, в том числе гепатита, рака молочной железы, шизофрении. Но при этом, например, длительное применение антибактериальных средств с наночастицами серебра может стать причиной аргироза.

Фото: iStock

Проверка возможных рисков

Для любой используемой нанотехнологии должна быть произведена всесторонняя оценка безопасности с учетом свойств и специфики исследуемых частиц.

Последствия взаимодействия многих наноразмерных частиц с химическими и органическими элементами непредсказуемы. Поэтому перед началом массового выпуска нового продукта производителю нужно изучить, как именно он влияет на окружающую среду и здоровье человека. При исследовании должен быть рассмотрен весь цикл существования наноматериала — от его разработки до утилизации. Также следует убедиться в том, что для производства инновационного продукта используются максимально безопасное сырье, методы и приборы.

Продукт не должен реализовываться на рынке до окончания проверки его характеристик и свойств. Для этого государственным органам необходимо позаботиться о внедрении механизмов контроля за безопасностью нанотехнологий.

Контроль за наноматериалами

Действующее законодательство не позволяет контролировать наноматериалы, количество разновидностей которых растет с каждым годом. Требуется разработать нормативную базу, в которой будут учтены все важные особенности нанотехнологий: химические и физические свойства, уровень токсичности для человека и природной среды.

В регламент по изучению влияния наночастиц на экологию нужно включить такие пункты как:

• разработка методов обнаружения и количественного измерения наноразмерных частиц в окружающей среде и продукции;
• изучение изменения свойств наночастиц под действием различных факторов, в том числе при нагревании, охлаждении, длительном хранении;
• выяснение времени естественного очищения природной среды от наноразмерных частиц.

Общие регулирующие системы в области производства инновационных продуктов нужно адаптировать для применения к наноматериалам и использовать до разработки специальных регламентов.

Нанотехнологии и экология

Влияние наноразработок на экологию вызывает немало споров. В перспективе инновации могут помочь сделать рывок в решении многих экологических проблем. Но при этом воздействие большинства наночастиц на здоровье людей не изучено и требует особого внимания.

Размер наночастиц позволяет им проникать в организм при дыхании и даже через кожу. Они попадают в кровоток и накапливаются в клетках, нарушая их функционирование. В наибольшей опасности находятся люди, работающие с наноматериалами.

Помимо контроля за безопасностью на производствах, государственным органам необходимо обеспечить подготовку специалистов, которые будут оценивать риски, связанные с нанотехнологиями. Также следует включить в международные и национальные системы охраны труда методы, позволяющие измерить степень влияния наноматериалов на здоровье людей, занимающихся их производством, перевозкой, применением и утилизацией.

Кроме того, необходимо убедиться, что заводы, на которых производятся наноматериалы, не ухудшают экологическую обстановку и не вредят здоровью людей, живущих в непосредственной близости от них.

В ближайшем будущем планируется использовать нанотехнологии для защиты окружающей среды. Поставлены конкретные цели:

  1. Сокращение токсичных отходов. Планируется минимизировать объем вредных выбросов производств путем использования нанотоплива. Оно горит без выброса газов и выделяет в 10-15 раз больше тепла, чем нефть.

 2. Повышение энергетического КПД. Электромобили практичны и безопасны для городской среды. Многих автолюбителей останавливает лишь то, что эти устройства нуждаются в регулярной подзарядке. Применение наноразмерных материалов увеличивает емкость аккумуляторов, сокращая время их заряда. На рынке уже появились солнечные батареи с нанокристаллическим покрытием. На стадии разработки находятся аккумуляторы и топливные элементы с углеродными нанотрубками.

 3. Создание композитных материалов, которые не вредят экологии. Наноразмерные частицы улучшают свойства материалов особого назначения — например, используемых для систем фильтрации. Такие композиты отличаются высокой стойкостью к внешним факторам, долгим сроком службы, сниженной стоимостью ремонта и минимальным воздействием на природу.

 4. Обезвреживание отходов. Если подвергнуть наночастицы диоксида титана УФ-излучению, они приобретают способность очищать воздух от вирусов, бактерий, опасных органических соединений и других загрязнителей. Это свойство планируется использовать не только в очистных установках предприятий, но и при переработке ядерных отходов.

Автор Вера ЖИХАРЕВА

Источник — plus-one.ru

Добро пожаловать на канал SREDA.UZ в Telegram

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован.

Комментарий

Имя

E-mail

Сайт

 +   =  11

Введите код с картинки (CAPTCHA)*

 Notify me when new comments are added.

Получать новые комментарии по электронной почте. Вы можете подписаться без комментирования.

Еще статьи из Экориски