Экологические проблемы нанотехнологий

// // Нанотехнологии и экология //

Экологические проблемы нанотехнологийВ наше время о перспективах нанотехнологий не говорит разве что ленивый. Всякий, кто заинтересуется данной темой, моментально найдет информацию о фуллеренах и квантовых точках, о нанотрубках, которые в 60 раз прочней стали и выдерживают температуру в 2500 градусов и давление в 6000 атмосфер. О фантастических преимуществах продуктов наноиндустрии написаны десятки аналитических статей. О непредсказуемых опасностях тоже. В силу своих размеров и уникальных свойств наночастицы в выпускаемых продуктах требуют тщательного изучения – могут ли они попадать в тело человека, и если да, то как долго они будут там оставаться. Кроме того, необходимо исследование поведения и перемещений наночастиц в окружающей среде и, самое главное, повлияют ли эти материалы на здоровье человека и состояние природы.

На Западе, а в последнее время и в нашей прессе появляется все большее количество страшных историй о возможных опасностях нанотехнологий. Одна ученая дама  обнаружила, что стирка носков с наночастицами серебра приводит к нарушению репродуктивной функции водных животных, свободно проникая через клеточные мембраны, другие наблюдатели пишут, что нанотрубки, попадающие в почву, делают ее стерильной, подрывая пищевые цепочки растений, третьи пугают, что Штаты, развивая традицию XIX века разбрасывать вблизи становищ индейцев зараженные оспой одеяла, будут взрывать на территории неугодных им народов бомбы с «нанотермитом», веществом, которое, обладая гигантской силой взрыва,  распылит в воздухе триллионы нанотрубок, проникающих в организм через воздух.

Не отстают в прогнозах и наши ученые. В ходе конференции посвященной проблемам биобезопасности нанотехнологий НИИ медицины труда РАМН ученые предложили правительству принять определенный регламент по контролю за продуктами наноиндустрии. По словам академика РАМН Сергея Колесникова, «мы должны избежать всех ошибок предшественников, которые не учитывали вопросы безопасности при работе с новейшими технологиями. Можно напомнить, как во времена увлечения генной инженерией и биотехнологиями ученые говорили о создании огромного количества кормового белка. Были построены огромные заводы, но потом оказалось, что при его получении загрязняется атмосфера и, к примеру, в Ангарске и Киришах возникли тяжелые случаи бронхоаллергозов».
Правительства многих стран в наше время организуют специальные конференции и выделяют значительные суммы на изучение влияния нанотехнологий на окружающую среду. Так, в 2006 году американским агентством по защите окружающей среды (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) были выделены гранты на сумму $5 млрд для изучения влияния нанотехнологий на природу и здоровье людей.

Одним из вопросов, которым задаются как ученые, так и обыватели, в особенности жители мегаполисов, является воздух, который мы вдыхаем. Ни для кого не секрет, что наличие гигантского количества заболеваний хроническим бронхитом и астмой, включая врожденные случаи данной болезни, объясняются токсическими и загрязненными выбросами в атмосферу промышленных предприятий и бытовых устройств. Картина мира, в котором, чтобы не умереть от рака легких в 30 лет нужно дышать через фильтр, изображенная Стивеном Кингом в «Бегущем человеке» становится не такой уж фантастической.

В данной связи ученые проводят исследование поведения наночастиц в атмосфере и последствия их вдыхания человеком. Параллель опасений очевидна: микрочастицы обычных промышленных веществ вызывают заболевания легких: антракоз, силикоз, асбестос, гранулему. Не станут ли столь же опасны наноэлементы? В 2006 году на конференции «Нанотехнологии 2006: токсичность наночастиц» ученые из Мичиганского университета представили результаты своих наработок. В результате опытов над лабораторными грызунами была выявлена высокая чувствительность клеток эпителия дыхательной системы к наночастицам, которые накапливались в носовых путях подопытных животных, вызывая риниты и другие, более тяжелые заболевания.

Не меньшее внимание привлекает проблема влияния наноматериалов на окружающую среду. Так, три года назад группой западных ученых было проведено исследование о риске для окружающей среды пяти основных типов наноматериалов, включая нанотрубки, квантовые точки и бакиболы, результаты которого опубликованы в выпуске журнала Environmental Science and Technology за ноябрь 2008. Исследователи определяли различные типы рисков загрязнения для разных технологических операций, включая производство лекарств, очистку нефти. На основании полученых данных профессор по охране окружающей среды Университета Райса (Rice University) Марк Виснер (Mark Wiesner) делает в статье вывод, что создание наноматериалов представляет меньший риск, чем текущие индустриальные процессы.

Ученые из университета Пердью (Purdue University) в США пришли к выводу, что наночастицы, попадающие в почву не причинят экосистеме никакого заметного вреда. Был проведен ряд опытов, в которых фуллерены помещали в различные виду почв и затем исследовали их поведение и их влияние на микроорганизмы и минеральные вещества. Напомним нашим читателям, что фуллерены представляют собой каркасные сферические многогранники, составленные из правильных пяти- и шестиугольников с атомами углерода в вершинах. Существенные изменения могли бы стать фатальными для элементов пищевых цепочек растений. Однако результаты наблюдений показывают, что никакой негативной динамики не производит: микроорганизмы живут и здравствуют,  баланс веществ не затронут.

Другой проблемой является исследование поведения наночастиц в воде. На данный момент этот вопрос разработан слабо. Вопрос сложен тем, что необходимы комплексные исследования по поводу способности каждого из видов грунтов или искусственных фильтров задерживать те или иные наночастицы. Данным вопросом занимаются в настоящее время ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology). Ими проводилась серия опытов, в ходе которых через колбы, заполненные песком, грунтом, микрогранулами стекла и иными материалами пропускалась вода, содержащая фуллерены. Выяснилось, что песок задерживает до 80% наночастиц, однако ученые также пришли к выводу, что на фильтрацию влияет состав воды. Наличие в воде гуминовой кислоты или поверхностно-активных веществ позволит наночастицам свободно проходить через песок.


В целом картина, складывающаяся на основании анализа данных проведенных исследований позволяет придти к выводу, что нанотехнологии не настолько вредны, как можно было бы предположить: наночастицы не отравляют землю и воду, а попадание их в организм не фатально и может быть ограничено системами фильтрации. О необходимости особого контроля в данной области высказывался бывший директор «Роснанотеха» Леонид Меламед: «Да, это будет стоить дорого, но при всех рисках, которые может таить в себе использование нанотехнологий, положительного эффекта от них все равно больше…»
Как писал Ницше, то, что нас не убивает, делает нас сильнее. Учеными давно выдвигается идея о том, что нанотехнологии не только не нанесут экологии вреда,
но и смогут помочь ей восстановиться после нанесенного в двадцатом веке нокаута. Уже появилось новое  направление, называемое на западе нанокологией (nanocology). Во первых, не стоит забывать какой принципиальный скачок в индустрии солнечных батарей мы можем совершить с помощью нанотехнологий. А это означает отказ от массового сжигания каменного угля и нефтепродуктов, исчезновение опасности парникового эффекта и разрывов в озоновом слое, последствий разливов нефти и выбросов отходов нефтепереработки, загрязнения воздуха продуктами сгорания. Что касается токсических выбросов, содержащих соединения мышьяка, ртути, кадмия, свинца, то и тут нанотехнологии могут выручить: достаточно запустить механизм, превращающий химический состав выбросов в нетоксичные вещества и элементы.

По словам директора Ассоциации Экологической Инженерии Алана Лисса «Изучая экосистему, мы понимаем, что ее функции осуществляются определенными организмами или группами организмов. Эту роль могут выполнять и нанообъекты, управляющие экопроцессами там, где бессильны естественные регуляторы. Такие объекты (ученый называет их nanotech managers) могут восстанавливать поврежденные элементы биологических цепочек и вновь запускать нарушенные биопроцессы».

История экологических и социальных проблем нанотехнологий не нова - подобные идеи возникали ещё и несколько сотен лет назад. По одной из версий легенды о пражском големе, создавший его раввин однажды забыл вынуть у того изо рта бумажку с каббалистической формулой шем, которую нужно было вынимать каждый вечер. Последовавшее затем безумие этого первого в истории фантастики робота, разрушенные им дома и убитые жители еврейского квартала есть, по данной версии легенды, следствие нарушения порядка технической эксплуатации. Можно также вспомнить, что некоторые ученые конца XIX века полагали, что одной из главных проблем будущей экологии будет гигантское количество навоза на улицах городов.  Развитие технологий предотвратило эту проблему, хотя автор данного текста склонен порой думать, что предпочел бы запах конского навоза автомобильному выхлопу.

Не стоит, безусловно считать будущее технологии радужным и безобрачным. Правильное понимание нанопроцессов и побочных эффектов, создание систем фильтрации нового поколения, ограничение недобросовестных производителей и террористов – лишь некоторые пункты из списка задач, которые нам предстоит решать. Однако нам следует понимать, что выгоды от применения нанотехнологий будут перевешивать возможные трудности на пути их внедрения.

Георгий Проконичев


Комментарии  

 
#2 Валерий 16.04.2009 15:56
Лучше запах навоза, чем из городской канализации.
Производитель всегда должен нести полную ответственность за вред, причиненный каждому человеку в отдельности, то есть всем. Не зависимо от того, знал он или кто-либо о возможных последствиях, или нет. А сертифицирующий орган должен покрывать все убытки производителя по искам, связанным с производством и применением сертифицированной им продукции, если производитель и потребитель не нарушали утвержденные им правила.
 
 
#1 Михаэль 23.02.2009 10:07
;-)
дээээ....ждёмс...