Нанотехнологии и окружающая среда

Нанотехнологии и окружающая среда
Экологические риски
Переработка отходов
Экологические выгоды
Экологически безопасные
композитные материалы
Токсичность наночастиц
Социальные аспекты
нанотехнологий
Нанотехнологии и охрана
окружающей среды
Зеленые нанотехнологии
Очистка воды
Экологические риски
нанотехнологий
Разработка большинства новых технологий не
сопровождается полным изучением их долгосрочного
влияния на реальную окружающую среду – однако
нанотехнологии могут быть сопряжены с особыми
потенциальными рисками, требующими проведения
тщательной оценки. Ученые добились достаточно
значительных успехов в определении и прогнозировании
поведения наночастиц, но предугадать экологические
последствия их широкого использования гораздо сложнее в
силу сложных физических, химических и биологических
взаимодействий, возникающих в реальных условиях.
На сегодняшний день потенциальные экологические
последствия применения искусственных наночастиц в
любом количестве практически неизвестны. Три наиболее
важных вопроса в этой связи заключаются в следующем:
1) как наночастицы могут меняться со временем после
попадания в окружающую среду;
2) какое воздействие они могут оказать на организмы;
3) какое воздействие они могут оказать на экосистему.
Экологические выгоды
нанотехнологий
Наночастицы
потенциально
способны
принести
значительные экологические выгоды при их использовании
как в процессах производства, так и в составе продукции.
Наноматериалы могут заменить традиционные материалы,
производство которых требует больше сырья, отличается
большей энергоемкостью или, как известно, пагубно для
окружающей среды. Новые нанотехнологии в состоянии
повысить качество охраны окружающей среды и улучшить
обнаружение и устранение последствий загрязнения. Все
больше наночастиц являются «функционализированными»,
т.е. их поверхность сконструирована таким образом, чтобы
вызывать особые химические или биологические реакции.
Это позволяет использовать нетрадиционные механизмы
адресной доставки лекарств в организме человека или
животного или пестицидов и удобрений растениям.
Адресная доставка облегчает более эффективное
использование веществ в гораздо меньших количествах:
она может позволить сократить масштабы использования
химикатов и материалов, особенно тех, которые
отрицательно влияют на состояние окружающей среды .
Токсичность наночастиц
Области применения наночастиц растут с большей
скоростью, чем появляются сведения об их
токсичности. Сегодня ученые имеют очень
ограниченный массив экспериментальных данных о
токсичности практически используемых наночастиц.
Наночастицы могут быть токсичны для организмов,
что связано с их размерами и с физико-химическими
свойствами. Присутствие наночастиц в воде снижает
плодовитость гидробионтов, вызывает у них
различные физиологические изменения, нарушения
поведения
и
повышенную
смертность.
На
токсичность влияет размер частиц, их химическая
природа, растворимость в воде. Известно, что
наночастицы оксида цинка, меди и серебра более
токсичны, чем наночастицы других металлов и
оксидов
металлов.
Однако,
как
отмечают
исследователи
,
данные
о
токсичности
наноматериалов
весьма
противоречивы
и
неоднозначны, в том числе практически не изучены
эффекты хронического влияния наночастиц.
Социальные аспекты
Один из аспектов специфики нанотехнологии
состоит в том, что это высокая технология особого
рода, которая является не только технологией
практической деятельности, создания материальных
объектов, обращенных на природный мир, но и
социальной
технологией,
нацеленной
на
конструирование социального мира, что выражается
в
спектре
возможностей
ее
применения.
Социальные последствия развития нанотехнологии
носят
двойственный
(конструктивный
и
деструктивный)
характер,
связанный
с
противоречивой природой социума, проявляющейся
в таких социально значимых областях, как военная
сфера,
информационная
сфера,
экология,
энергетика, сфера повседневной жизни. Специфика
двойственного характера развития нанотехнологии
заключается в кардинальном преобразовании
физического мира, а это требует учета возможных
необратимых последствий.
Охрана окружающей среды
В перспективе нанотехнология может сыграть
значительную роль в решении многих проблем,
связанных с охраной окружающей среды. Речь идет, в
первую очередь, об использовании наноустройств в
системах исследования и контроля продуктов и отходов
различных химических производств, о создании новых
"чистых" технологий с минимальным выходом вредных
отходов производства, а также о переработке мусора на
свалках и очистке загрязненных водоемов. В
дальнейшем
предполагается
осуществление
непрерывного контроля и обработки обширных участков
окружающей среды с целью их очистки от очень мелких
частиц загрязняющих веществ, содержащихся в воде.
Необходимо также учитывать, что наноструктурные
материалы
могут
сами
вызывать
загрязнение
окружающей среды, угрожающее здоровью человека. Во
многих случаях нанотехнологии представляют собой
новые производственные процессы, и их потенциальная
опасность для окружающей среды должна быть
тщательно оценена.
«Зеленые нанотехнологии»
«Зеленые» нанотехнологии – это технологии, в которых
используются безопасные для окружающей среды химические и
технологические процессы. «Зеленые» нанотехнологии должны
улучшить производственные процессы, предъявляемые к
материалам требования, химические процедуры, а также
заменить текущие небезопасные вещества и процессы. Это
позволит сократить расходы энергии и материалов.
Для достижения данных целей ученые ведут исследования в
следующих направлениях:
– синтез на атомном уровне новых улучшенных катализаторов
для производственных процессов;
– вставка информации в молекулы для создания новых молекул;
– самосборка молекул как основа для новых химикатов и
материалов;
– создание молекул в микро- и нанореакторах;
– использование альтернативной энергии на основе солнечных
батарей и топливных элементов, а также разработка новых
способов передачи энергии;
– усовершенствование производственных процессов с целью
более экономного использования энергии.
Очистка воды
Вода жизненно важна для человечества.
Загрязненная отходами вода пагубно влияет на
здоровье. Поэтому все более актуальными
становятся поиски новых методов ее очистки.
Применение наноматериалов может помочь
улучшить существующие, а также создать
совершенно новые технологии и материалы,
используемые для очистки воды. С помощью
нанотехнологий
можно
усовершенствовать
способы обработки и доставки воды в удаленные
регионы без достаточных запасов электрической
энергии. Специально созданные наноматериалы
являются новым классом, который относительно
мало известен большинству специалистов по
охране окружающей среды и водопользования.
Однако постепенно ситуация меняется к лучшему.
Благодаря
дальнейшим
исследованиям
безопасных, дешевых и эффективных методов
обработки воды постепенно меняются прежние
традиционные практические способы.
Переработка отходов
Наноструктурные
материалы
находят
все
возрастающее применение в процессах переработки и
обезвреживания отходов, от окисления органических
загрязнителей с помощью частиц ТЮг до связывания
атомов
тяжелых
металлов
наномасштабными
поглотителями. Недавно было обнаружено, что
наноразмерные частицы ТЮг, могут очищать воздух от
различных
загрязнителей,
включая
опасные
органические соединения, клетки, вирусы и ядовитые
химикаты. Наноразмерные частицы могут эффективно
связывать атомы тяжелых металлов или пассивировать
загрязненные поверхности. Кроме того, предполагается,
что нанотехнологии позволят так организовать
химические производственные процессы, что в ходе их
будет образовываться меньше отходов. В химии
поверхностных
явлений
проводится
изучение
материалов со специально сконструированными
наноструктурными поверхностями, которые обеспечат
проведение требуемых реакций с образованием
минимального количества отходов.
Экологически безопасные
композитные материалы
Использованные ресурсы
http://www.nanostore.com.ua/vlijanienanotehnologij-na-okruzhajuschuju-sredu-a83.html
http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=4
07
http://1interesnoe.info/2010/09/nanotexnologii
_v_oxrane_okruzhayushhej/
http://www.allbest.ru/
http://www.nanometer.ru/
http://nano-portal.ru/
http://ru.wikipedia.org/
Ежегодник ГЭП. Обзор изменений
состояния окружающей среды 2007.
Совместимость композиционных материалов с
наномасштабными
инородными
включениями
открывает
возможность
производить
высококачественные
материалы
специального
назначения (например, для систем фильтрования). На
основе таких композитов можно создавать системы,
отличающиеся повышенной стойкостью к воздействию
окружения, длительным сроком службы, низкой
стоимостью обслуживания и ремонта, малым
воздействием на окружающую среду. На их базе можно
производить легкие и небольшие конструкции и
устройства,
характеризующиеся
низким
энергопотреблением. Композиционные наноматериалы
отличаются большим структурным разнообразием и
могут быть как очень простыми (сталь с включениями
из оксидов или нитридов), так и очень сложными
(гетерогенные композиты, обладающие заранее
заданной, высокофункциональной структурой).