«Ασφάλεια κατά το σχεδιασμό, την παραγωγή & χρήση των νανοϋλικών: Η περίπτωση των χρωμάτων»

Transcript

1 «Ασφάλεια κατά το σχεδιασμό, την παραγωγή & χρήση των νανοϋλικών: Η περίπτωση των χρωμάτων» Ελληνική Πλατφόρμα για τη Δημιουργία Κρίσιμης Μάζας & Προώθηση της ασφάλειας στα νανοϋλικά 1

2 Τι είναι τα Νανο-υλικά & η Νανο-ασφάλεια 2 Τα νανοϋλικά είναι δομές οι οποίες έχουν τουλάχιστον μια διάστασή του στη νανοκλίμακα (10-9 nm). Μπορεί να είναι μέταλλα, ημιαγωγοί, οξείδια, κ.ά, και παρουσιάζουν ιδιαίτερες μηχανικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές, οπτικές, χημικές κ.ά. ιδιότητες. Το επιστημονικό ενδιαφέρον είναι μεγάλο, καθώς τα νανοϋλικά βρίσκουν σημαντικές εφαρμογές σε πολλούς κλάδους της βιομηχανίας. Η αγορά των νανοϋλικών εκτιμάται στα δις 16,8$ έως το 2022*. Η λίστα των εφαρμογών είναι εκτενής και διαρκώς επεκτείνεται καθώς μεγαλώνει ο αριθμός των νανοϋλικών και των παραλλαγών τους. Aνεπιθύμητα αποτελέσματα λόγω του αυξημένου βαθμού απορρόφησής τους από το δέρμα, τους πνεύμονες, ή το πεπτικό σύστημα. Αν τα σωματίδια αποροφηθούν από τον οργανισμό, μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την υγεία. Η ανησυχία αυτή μπορεί να λειτουργήσει ως τροχοπέδη στην περεταίρω ανάπτυξη των σχετικών βιομηχανικών διεργασιών και προϊόντων. Γι αυτό το λόγο είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν εξειδικευμένες προσεγγίσεις για τον έλεγχο και την παρακολούθηση των αποτελεσμάτων τους στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Η επιτροπή χημικών του ΟΑΣΑ (OECD Chemicals Committee) έχει δημιουργήσει μια εξειδικευμένη ομάδα εργασίας για να αντιμετωπίσει αυτό το θέμα και να μελετήσει τις πρακτικές των χωρών μελών του ΟΑΣΑ ως προς την ασφάλεια των νανοϋλικών. D. Fazarro, CSTM, University of Texas at Tyler, August 2014 *Zion Market Research, August 2017

3 Έξυπνες Ιδιότητες Νανοϋλικά στα χρώματα 3 Σύμφωνα με τη Γερμανική Ένωση Βιομηχανίας Χρωμάτων και Μελανιών* εκτιμάται ότι τα επόμενα 10 χρόνια, 20% του τζίρου του κλάδου θα οφείλεται στη νανοτεχνολογία, επικεντρώνοντας στα «Έξυπνα Χρώματα». Θερμική μόνωση Αυτοκαθαριζόμενες επιφάνειες Αυτοίαση με ρυθμιζόμενη απελευθέρωση δραστικών ουσιών Πρόσθετα νανοϋλικών έχουν ήδη βρει χρήση σε χρώματα και λάκες (π.χ. οξείδιο του σιδήρου, θειικό βάριο ως χωστικές, συνθετικό άμορφο πυρίτιο ως ρυθμιστής ρευστότητας, κ.ά.) Τα νανοϋλικά μπορούν να έχουν προσαρμοσμένες ιδιότητες, με στόχο τη συγκεκριμένη λειτουργικότητα και τις προηγμένες ιδιότητες: Δείγμα/Χρόνος t 0 1 Month 2 Month 3 Month Εμπορική αντιρρυπαντική επικάλυψη Προστασία από τη διάβρωση και τους ρύπους Αντιβιοεπιστρωτικές (Antifouling) ιδιότητες Τροποποιημένη αντιρρυπαντική επικάλυψη & CNTs *VdL (2013): Jahresbericht 2012/2013. Verband der deutschen Lack- und Druckfarbenindustrie e.v.

4 Νανοϋλικά στα χρώματα 4 Λειτουργία Νανοϋλικό Πλεονέκτημα Τομέας Εφαρμογής Απόχρωση Carbon black; Oxides (TiO 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, SiO 2,Cr 2 O 3, ZnO) Αυτοκαθαριζόμενες ιδιότητες Ηλεκτροχρωμικά / Φωτοχρωμικά / Θερμοχρωμικά Αντιχαρακτικά Αγώγιμα για ηλεκτροστατικές βαφές Αυτο-οργανούμενα Οργανικά-ανόργανα υβριδικά πολυμερή, σιλάνια, TiO 2 Ενίσχυση χρωστικής δύναμης πιγμέντων, Σταθερότητα πιγμέντων και πληρωτικών, βελτιστοποίηση διασποράς, παρεμπόδιση αποχρωματισμού Απομάκρυνση ρύπων και νερού, antigraffiti Αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευές, έπιπλα Αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευές (προσόψεις) WO 3 Χρωματικά εφέ Αυτοκινητοβιομηχανία Οξείδια (συνθετική άμορφη σίλικα, SiO 2, Al 2 O 3 ) Με βάση τον άνθρακα: CNTs, φουλερένια Οργανικά-ανόργανα υβριδικά πολυμερή Ενισχυμένη αντίσταση στη φθορά Ενίσχυση διεργασίας βαφής Eπιφάνειες με αυτοίαση Φωτοκαταλυτικά, αντιμικροβιακά TiO 2, ZnO, Ag Απομάκρυνση οργανικών ρύπων, μικροοργανισμών, NΟx, όζοντος Αυτοκινητοβιομηχανία, τηλεπικοινωνίες, δάπεδα, έπιπλα, οπτική (φακοί) Αυτοκινητοβιομηχανία Αυτοκινητοβιομηχανία, καλλυντικά Κατασκευές, δρόμοι, οχήματα, προστασία ξύλου Αντιπυρικά CNTs, SiO 2 Παραγωγή μονωτικού αφρού Κατασκευές, προστασία ξύλου κατά τη φωτιάς Αντιδιαβρωτικά UV, IR προστασία nano-tio 2, νανοάργιλοι (Mg 4 Al 2( OH) 12 CO 3 xh 2 O) TiO 2 ; ZnO, CeO 2, οξείδια σιδήρου (βελονοειδείς δομές με μήκος: nm πλάτος: 2 nm) Προστασία ενάντια στο ξεθώριασμα Αυξημένη προστασία UV, φίλτρα κατά IR και ορατό φως, έλεγχος εσωτερικήε ατμόσφαιρας Αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευές, προστασία ξύλου Κατασκευές (προσόψεις)μ συντήρηση ξύλου, γυαλιά, πλαστικά

5 5 Ανάλυση Κύκλου Ζωής σε Χρώματα με Νανοϋλικά Οι πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς και κάθε επίδραση στην υγεία του ανθρώπου, πρέπει να λαμβάνονται σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής των χρωμάτων που εμπεριέχουν νανοϋλικά (κατά την παραγωγή, χρήση, εφαρμoγή και τέλος ζωής αυτών). Τα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα των χρωμάτων που εμπεριέχουν νανοϋλικά, είναι άμεσα συσχετιζόμενα με τη λειτουργικότητα των χρωμάτων και τη βελτίωση των ιδιοτήτων τους (trade-off). Η απευλευθέρωση των νανοϋλικών από τα χρώματα μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τις διεργασίες απόξεσης, ψιγματοβολής και γήρανσης αυτών. Σωματίδια κάτω των 100nm μπορούν να απευλευθερωθούν. Παρ όλα αυτά, ο κύριος όγκος των νανονοϋλικών παραμένει εγκλωβισμένος στο συνδετικό μέσο. Η απευλευθέρωση των νανοϋλικών από το συνδετικό μέσο είναι εφικτή μόνο μετά από χημική ή θερμική αποδόμηση του χρώματος.

6 Ανάγκες Έρευνας & Ανάπτυξης για τα χρώματα με νανοϋλικά 6 Μελέτες περιβαλλοντικής συμπεριφοράς των νανοϋλικών στα χρώματα Τοξικολογικές επιπτώσεις στον άνθρωπο και το περιβάλλον Έλεγχος βιωσιμότητας επικαλύψεων με νανοϋλικά Ανάπτυξη και προσαρμογή κατάλληλων τυποποιημένων μεθόδων δοκιμής και ανάλυσης για τη μέτρηση της έκθεσης σε νανοϋλικά που εμπεριέχονται σε επικαλύψεις στα διάφορα περιβαλλοντικά μέσα (νερό, έδαφος, αέρας) Ανάπτυξη και προσαρμογή κατευθυντήριων γραμμών για δοκιμές που εξασφαλίζουν τη συγκρισιμότητα των ερευνητικών ευρημάτων σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και συμπεριφορά των νανοϋλικών. Ανάπτυξη μεθόδων που ανιχνεύουν την απελευθέρωση νανοϋλικών καθόλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής των προϊόντων Εκπόνηση μεμονωμένων περιπτωσιολογικών μελετών για τα νανοϋλικά σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής των προϊόντων Προσδιορισμός της σταθερότητάς των νανοϋλικών στα χρώματα Αναλύσεις κύκλου ζωής που αξιολογούν τις επιπτώσεις των επικαλύψεων που περιέχουν νανοϋλικά στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία καθ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του προϊόντος, ώστε να είναι σε θέση να αξιολογούν τα οφέλη τους και να τα συγκρίνουν με συμβατικά προϊόντα. Μελέτη της απόρριψης επικαλύψεων που περιέχουν νανοϋλικά, όπως καύση ή ανακύκλωση

7 Τι είναι το «NanoSafety» 7 1) Safe products by Design Δημιουργία ασφαλέστερων προϊόντων, δηλαδή νανοδομών με βάση τις χημικές, φυσικές και άλλες ιδιότητές τους. Risks Opportunities 2) Safe use of products Αξιολόγηση του ρίσκου εξαιτίας της έκθεσης τόσο του καταναλωτή όσο και του περιβάλλοντος. 3) Safe industrial production Ασφαλής βιομηχανική παραγωγή. Απαραίτητη προϋπόθεση η γνώση και τα κατάλληλα εργαλεία αξιολόγησης και μείωσης των κινδύνων.

8 Ευρωπαϊκή & Ελληνική δραστηριότητα σχετικά με το «NanoSafety». 8 Τα τελευταία 12 χρόνια έχουν διατεθεί 400 εκ. ευρώ για ερευνητικά προγράμματα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, στον τομέα του «Nanosafety». Παράλληλα, το ευρωπαϊκό δίκτυο «Nanosafety» (NanoSafety Cluster; NSC), μεγιστοποιεί τις συνέργειες μεταξύ ευρωπαϊκών χρηματοδοτούμενων έργων που αφορούν την ασφάλεια των υλικών και των τεχνολογιών που συνδέονται με τη χρήση νανοσωματιδίων, αλλά και το σχεδιασμό τους συναρτήσει της ασφάλειας (safe-bydesign). Ενδεικτικά παραδείγματα τέτοιων προγραμμάτων είναι: PROSAFE (~2,6 εκ. ) NANOREG (~10 εκ. ) NANOREGII (~12 εκ. ) ΜARINA (~9 εκ. ) NANOVALID (~10 εκ. ) NANODEFINE (~9,5 εκ. ) NANOCOMMONS (~5,7 εκ. ) BIORIMA (~8,8 εκ. ) Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, ο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος και το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) συμμετέχουν σε σχετικά ερευνητικά προγράμματα. NANOREG, EC4SafeNano, enanomapper, LORCENIS, MODCOMP, NanoCommons, BIORIMA Eυρωπαϊκό δίκτυο (συστάδα, cluster) «Nanosafety» (NanoSafety Cluster; NSC).

9 Ελληνική Πλατφόρμα Νανοασφάλειας 9 Αντικείμενα: Η θεσμοθετημένη και συντονισμένη αντιμετώπιση της επίδρασης των νανοϋλικών στην ασφάλεια παραγωγής, διακίνησης, χρήσης και απόρριψης στο περιβάλλον καθώς επίσης στην ασφάλεια του πολίτη και τη βιωσιμότητα του περιβάλλοντος, η οποία μέχρι σήμερα δεν έχει αποτυπωθεί σε διεθνείς και εθνικούς κώδικες ασφαλείας. Η πλατφόρμα επιθυμεί να συνδέσει το εργαστηριακό, με το εμπορικό και το νομικό πλαίσιο / προτυποποίηση της Νανοασφάλειας (Nanosafety) και ως εκ τούτου να ανταποκρίνεται ενεργά, με εξειδικευμένη γνώση από έγκριτους επιστήμονες και εταιρείες (που δραστηριοποιούνται στην Ελλάδα), στις διεθνείς και εθνικές απαιτήσεις για την προάσπιση της δημόσιας υγείας, ασφάλειας παραγωγής, διακίνησης, χρήσης, απόρριψης και βιωσιμότητας του περιβάλλοντος. Βασικοί Τομείς ενδιαφέροντος: Βιομηχανικά υλικά, Τρόφιμα, Καλλυντικά, Εντομοκτόνα/μυκητυοκτόνα, φάρμακα, ιατρικές συσκευές/διατάξεις, και συσκευασίες αυτών, καθώς και θέματα εργασιακής ασφάλειας και υγειινής. Ο ορισμός των νανοϋλικών και των νανοδομών. Σκοπός: Ενσωμάτωση της Ελλάδας στο Ευρωπαϊκό πλαίσιο & σε διεθνείς συνεργασίες Σύμπραξη μεταξύ ελληνικού ερευνητικού/επιστημονικού χώρου, βιομηχανίας, κρατικών αρχών και κοινωνίας. Συνεργασία με γειτονικές χώρες (Βουλγαρία, Ρουμανία, Τουρκία )

10 Ελληνική Πλατφόρμα Νανοασφάλειας 10 Δραστηριότητες: Ο συντονισμός της έρευνας της νανοασφάλειας στην Ελλάδα και η ενίσχυση συνεργασιών μεταξύ Ελληνικών ερευνητικών Ινστιτούτων και Ελληνικών επιχειρήσεων με σκοπό τη συμμετοχή τους σε Ευρωπαϊκά, Μεσογειακά και Εθνικά προγράμματα. Η αμφίδρομη επικοινωνία μεταξύ όλων των εμπλεκόμενων φορέων στον τομέα της νανοασφάλειας ώστε να διευκολυνθεί η μεταφορά των αναγκών / απαιτήσεων της βιομηχανίας / πολιτείας / κοινωνίας στην ερευνητική / ακαδημαϊκή κοινότητα. Η δράση της πλατφόρμας ως γνωμοδοτικού και συμβουλευτικού οργάνου σε δημόσιους και ιδιωτικούς φορείς. Η συμβολή σε εκπαιδευτικές διαδικασίες των φορέων / μελών της (και άλλων). Η συμβολή στην επιμόρφωση (training) νέων μηχανικών, επιστημόνων και επαγγελματιών (διοργάνωση εθνικών και διεθνών συνεδρίων, σεμιναρίων, διαλέξεων και ομιλιών) H Ενημέρωση κοινωνικών (π.χ. ΙΝΚΑ) και επαγγελματικών φορέων (π.χ. ΤΕΕ). Η εκπροσώπηση της Ελλάδας σε ευρωπαϊκά ή/και παγκόσμια συμβούλια και κέντρα λήψης αποφάσεων σχετικά με τη νανοασφάλεια. Διαχείριση της επικοινωνίας και πληροφορίας (προς τα μέλη και όλους τους εμπλεκόμενους φορείς) Παρακολούθηση της εγχώριας αγοράς για αποτύπωση της υπάρχουσας νομοθεσίας, των νομοθετικών κενών και αναγκών για παρεμβάσεις / επεκτάσεις / τροποποιήσεις, καθώς και των περιπτώσεων μη τήρησης των κανονισμών σε κάθε τομέα.

11 Ευχαριστούμε για την προσοχή σας! Ερευνητική Μονάδα Προηγμένων, Συνθέτων, Νανο-υλικών και Νανοτεχνολογίας Τομέας Επιστήμης & Τεχνικής των Υλικών Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ Κώστας Α. Χαριτίδης, Καθ. ΕΜΠ Αικατερίνη-Φλώρα Τρομπέτα, Υποφ. Διδ. 11