I studiet av nanomaterialers påvirkning på miljøet er det viktig å kunne spore partiklene med stor nøyaktighet. 

Seniorforsker Erik Joner ved Bioforsk og hans partnere ved UMB har fått internasjonal oppmerksomhet etter å ha utviklet en metode som gjør nettopp dette.

På NANOMAT-konferansen 16.–17. juni på Lillehammer ble søkelyset blant annet rettet mot nanomaterialer og miljø.

Joner var en av foredragsholderne. Han har bred erfaring med ulike former for miljøgifter og miljøforurensning. De siste årene har han brukt denne kunnskapen til å studere mulige miljøtrusler fra nanomaterialer.

– Det har vært fokus på nanomaterialer og mulige helsetrusler en tid nå, og det er blitt gjort studier med ulike cellekulturer for å studere farer for oss mennesker. Studier av effekter på miljøet er derimot blitt litt hengende etter, mener Joner.

Partiklenes mobilitet viktig

Det knytter seg flere typer utfordringer til studier av nanomaterialers effekt på miljøet. En av dem er at dette er helt nye type stoffer som man ikke kjenner giftigheten til. En annen er å forstå hva som skjer med dem når de kommer i kontakt med miljøet.

– Forskningen innenfor nanoteknologi bidrar til stadig nye nanomaterialer, og dermed utvides arbeidsområdet vårt raskere enn vi kan klare å følge med, sier Joner.

– Vi har jobbet mye med å studere giftigheten til disse nye stoffene. Men utfordringen med nanopartikler er ikke bare toksikologien, men også mobiliteten til partiklene.

- Nanopartikler forblir sjelden primærpartikler, de blir ofte deler av større enheter. Den spesifikke overflaten blir den samme, så enhetene kan være like giftige som de opprinnelige, men det påvirker mobiliteten slik at vi ikke lenger har å gjøre med frie nanopartikler, forklarer Joner.

I andre tilfeller kan nanomaterialene oppløses og bli til ioniske elementer.

–  For eksempel kan metalloksidpartikler bli til saltforurensninger som man er mer kjent med i miljøsammenheng. Det brukes en del tungmetaller i nanopartikler, og tungmetallproblematikken er godt kjent i miljøforskningen, sier Joner.

Ny metode for å studere eksponering

Joner forklarer at det er viktig å kunne studere eksponeringen av partiklene i miljøet, og undersøke hvordan miljøet kan moderere partiklenes giftighet.

–  Vi vet for lite om hva som skjer når nanopartikler kommer i kontakt med jord og vann, og hva som er den faktiske eksponeringen for organismer i miljøet.

- Det er sterke indikasjoner på at partiklene vil oppføre seg annerledes enn de gjør in vitro - i laboratoriet, og vi trenger metoder til å studere dem under realistiske forhold, forklarer Joner.

I et pågående prosjekt har Joner og hans partnere utviklet en metode for å spore nanopartikler i jord og sedimenter med høy oppløsning.

– Vi har fått en høy stjerne internasjonalt for denne metoden, som baserer seg på nøytronaktivering av nanopartikler, forklarer Joner. 

– Nanopartikler kan brukes slik de lages og selges, og gjøres radioaktive med lang nok levetid til å studere eksperimentelt hvordan de tas opp i organismer og beveger seg i miljøet.

Han legger til at metoden foreløpig bare brukes i laboratorieforsøk.

Trenger internasjonal dugnad

Joner påpeker at reguleringsarbeid slik som det europeiske REACH kan ha sine begrensninger, blant annet på grunn av grenseverdier som ikke gir mening for Norge.

– Hvis vi bruker mindre enn et tonn av et materiale i Norge, trenger ikke stoffet å deklareres. Men et tonn sølvpartikler er nok til å dekke hele Vestfold fylke. Noen stoffer kan slippe gjennom masken i nettet til REACH. Men jeg har tillit til at de tar dette på alvor, sier Joner.

Joner mener at forskningen på dette området må oppfattes som en slags dugnad, der alle land må samarbeide for å rekke over karakteriseringen av ulike nanomaterialer.

– Norge kan bidra til en slik dugnad. I tillegg har vi spesielle typer nanomaterialer som utvikles i Norge. Etter min mening kunne Forskningsrådet godt pålegge forskningsmiljøene å undersøke miljøaspekter av de materialene de selv utvikler, i tillegg til å studere bruksegenskapene deres.

På riktig spor

Joner oppfatter at Forskningsrådet har begynt å ta miljøsiden på alvor, selv om han gjerne skulle ha sett at bevilgningene til denne forskningen ble økt utover dagens 3 prosent av totalinnsatsen. Til sammenligning utgjør dette 6 prosent i USA, bare på miljøsiden.

– Jeg tror Forskningsrådet gjør riktige betraktninger, og NANOMAT samarbeider godt med andre programmer om disse problemstillingene.

Han legger til at flere aktører har et ansvar her, og at det er behov for langsiktig innsats. – Vi kan komme til å oppdage langsikte effekter som kan påvirke miljøet i 10 eller 100 år frem i tid, sier han.

To innsatsområder

Avslutningsvis nevner Joner to områder som etter hans mening krever mer forskningsinnsats i tiden fremover.

– Det ene er knyttet til nanopartikler som spres i luft, og som kan fungere som kjemiske katalysatorer og kanskje bidra til skadelige endringer i atmosfæren eller stratosfæren. Her kan det potensielt være miljøfarer som er større enn i jord og vann.

-  Det andre gjelder nanopartikler i jord og vann som bestråles av UV-lys, og potensielt kan påvirke stabiliteten til organisk materiale slik at vi får en redusert omløpstid for karbon, og dermed store CO2-utslipp, sier Joner.

Joner mener at det finnes gode norske miljøer til å studere disse problemstillingene, og beskriver dem som to nye «hot topics» som kunne bli frontet av Forskningsrådet.

Mer informasjon:

Lenke: Forskningsrådets program: Nanoteknologi og nye materialer (NANOMAT)