0

К «зеленой» нанотехнологии

Расцвет нанотехнологии – области инженерии, занимающейся созданием объектов из молекул, или даже из атомов – вызвал к жизни футуристические образы самовоспроизводящихся  «наноботов», проводящих хирургические операции или превращающих планету в массу «серой слизи», пожирая все вокруг себя.

Эти два сценария берут начало в знакомой всем истории: технический прогресс (как, например, ядерная энергия, генетически модифицированные организмы, информационные технологии и синтетическая органическая химия) сначала обещает спасение, но затем оказывается губительным для человечества, по мере того, как становятся очевидными его последствия (часто экологические). Даже дезинфекция воды – научно-техническая разработка, внесшая наибольший вклад в продление человеческой жизни, - как оказалось, производит канцерогенные побочные продукты. Цикл фундаментального открытия, совершенствования технологии, обнаружения нежелательных последствий и общественного отвращения кажется неразрывным.

 1972 Hoover Dam

Trump and the End of the West?

As the US president-elect fills his administration, the direction of American policy is coming into focus. Project Syndicate contributors interpret what’s on the horizon.

Ждет ли нанотехнологию такая же судьба? Параллельно с начальной эйфорией, обычно сопровождающей открытие новых технологий, нанотехнология стала объектом прогнозов, касающихся связанных с ней возможных экологических рисков, задолго до ее широкомасштабной коммерциализации. Поднятие таких вопросов на начальном этапе развития нанотехнологии может привести к появлению лучшей и менее опасной продукции, а также, в долгосрочной перспективе, меньшему количеству проблем для этой отрасли.

Быстро развивающаяся отрасль наноматериалов, скорее всего, будет первой нанотехнологией, которая окажет влияние на нашу жизнь. По оценкам  Альянса нанобизнеса 2003 года, производители наноматериалов представляют крупнейшую категорию нанотехнологических предприятий.

Только в области природоохранных технологий наноматериалы позволят внедрить новые методы сокращения производственных отходов, более рационального использования ресурсов, очистки промышленных загрязнений, обеспечения людей питьевой водой, повышения эффективности производства и использования энергии. Коммерческое применение наноматериалов включает использование наночастиц диоксида титана (Titania) в солнцезащитных кремах и красках, углеродных нанотрубок в шинах, кремнеземных наночастиц для твёрдых смазочных материалов и белковых наноматериалов в мыле, шампунях и моющих средствах.

Производство, использование и сброс наноматериалов неизбежно приведут к их появлению в воздухе, воде, почве или организмах. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы обеспечить благоприятное воздействие наноматериалов и отрасли промышленности, производящей их, на окружающую среду.

К сожалению, о потенциальных экологических последствиях использования наноматериалов известно очень мало. Надо отметить, что вызывающие тревогу свойства наноматериалов, как, например, взаимодействие наночастиц с клетками, часто являются свойствами, желательными для использования в медицине.

Например, десять лет исследований возможного воздействия на здоровье человека класса углеродных наноматериалов, известных как фулле��ены, показывают, что молекулы фуллеренов, имеющие форму футбольного мяча и известные как «бакиболлс» (buckyballs), являются сильными антиоксидантами, сравнимыми по силе воздействия с витамином Е. Другие исследования показывают, что некоторые типы «бакиболлс» могут быть токсичными для опухолевых клеток.

По заключениям двух недавних исследований, «бакиболлс» могут ослабить функции мозга у рыб и являются высоко-токсичными для культур человеческих тканей. Но заключения этих исследований сложно интерпретировать, частично потому, что использованные в них наноматериалы были загрязнены органическим растворителем, добавленным, чтобы мобилизовать фуллерены в воде.

Последующее исследование токсичности фуллеренов не подтвердило высокой токсичности «бакиболлс», но показало токсичную реакцию в культурах клеток на вторую группу фуллеренов, называемых «однослойными нанотрубками» (single-wall nanotubes). На данный момент вопрос возможной токсичности фуллереновых наноматериалов остается в значительной степени открытым. 

Определение того, является ли вещество «опасным», включает не только определение токсичности материала, но и степень, в которой он когда-либо придет в соприкосновение с живой клеткой. Токсичность можно определить, поместив «бакиболлс» в сосуд с рыбой, но мы также должны определить, окажутся ли когда-либо «бакиболлс» в естественном «сосуде с рыбой», как, например, озеро или река.

Нам известно, что, когда материалы обладают способностью сопротивляться разрушению, они могут присутствовать в окружающей среде в течение долгого времени, имея, таким образом, больше возможностей для взаимодействия с живыми организмами. Но процессы, способные привести к распаду наноматериалов, включая разложение под воздействием бактерий, практически не исследованы.

Более того, подобно токсичности и стойкости, очень мало известно о том, как наноматериалы могут перемещаться в окружающей среде. Самыми опасными будут одновременно мобильные и токсичные наноматериалы. Фуллерены, служившие основным объектом начальных исследований токсичности, относятся к числу наименее мобильных наноматериалов, изученных до сих пор. Начальная работа над мобильностью наноматериалов в формациях, напоминающих грунтовые водоносные слои или песочные фильтры, показала, что, в то время как один вид наноматериала может быть очень мобильным, второй может оставаться неподвижным. Таким образом, каждый наноматериал может вести себя по-разному.

Беспокойство по поводу возможного воздействия наноматериалов на здоровье человека и окружающую среду, похоже, затмило насущную необходимость обеспечить их чистое и экологически безвредное производство. Действительно, сегодня известно, что многие из ингредиентов, используемых в производстве наноматериалов, представляют опасность для здоровья человека. 

Обнадеживающей тенденцией является то, что методы, используемые для производства наноматериалов, часто становятся «более зелеными» при переходе из лабораторных условий к промышленному производству. За исключением вопроса токсичности наноматериалов, предварительные результаты показывают, что риск, связанный с производством наноматериалов, меньше или сравним с риском, связанным со многими другими видами промышленной деятельности.

Fake news or real views Learn More

Было бы наивным полагать, что развитие нанотехнологии произойдет без риска для здоровья и окружающей среды. В то время как пытаться остановить развитие нанотехнологии было бы безответственным и нереалистичным, ответственная разработка этих технологий требует бдительности и приверженности к благополучию общества.

Экологически безопасная нанотехнология потребует времени, средств и политического капитала. Но при дальновидном и осторожном подходе развитие нанотехнологии может способствовать как благополучию людей, так и благополучию нашей планеты.