Vad sker med nanomaterial vid förbränning med energiåtervinning?
Sakta men säkert börjar kunskapen kring säker sluthantering av nanomaterial att byggas upp. I två relativt färska forskningsstudier presenteras resultat från förbränningsförsök av nanomaterial. Båda studierna fokuserar på material i vilka nanopartiklar introducerats som fyllnadsmaterial i organiska matriser.
Det finns många skäl att studera processer och emissioner vid förbränning av nano-material. Ett skäl är att förstå risker relaterat till ett brandförlopp – vad händer vid en brand, och kan människor och miljö komma att exponeras? Ett annat, och kanske än mer väsentligt, skäl att studera detta är att en övervägande mängd konsumentprodukter – inklusive de innehållande nano-material – idag går till förbränning och energiåtervinning efter det att produkterna anses uttjänta.
I de två studierna (1, 2) har forskare från USA, Tyskland och Frankrike studerat vad som händer då man förbränner kompositer i vilka oorganiska nanopartiklar introducerats som additiv. Studierna genomfördes i labbskala och inkluderade både bulkmaterial och ytbeläggningar, där det senare även omfattade ett försök med organiska nanopartiklar.
Då ett nanomaterial passerar genom en förbränningsprocess så kan nanopartiklar antingen helt eller devis brytas ner, och/eller hamna i botten- respektive flygaskan. De olika risker som sen kan uppstå är relaterade till hanteringen av dessa askor. Eftersom vi idag strävar mot att återvinna och använda den producerade askan blir det extra viktigt att förstå om dessa nya typer av material introducerar risker eller försvårar återvinning, och om vi i så fall behöver införa rekommendationer kring hur dessa material destrueras eller återvinns.
Författarna av studierna påvisar förekomst av alla typer av nanopartiklar från materialet både i rökgasen (flygaskan) och i askåterstoden (bottenaskan), både som enskilda partiklar och som aggregat. Undantaget är de oorganiska nanopartiklarna, vilka verkar brytas ner. Den påvisade förekomsten var högst i bottenaskan, men författarna poängterar att fördelningen mellan botten- och flygaska är ett komplext samband mellan matrisens egenskaper, typ av nanopartiklar, samt en rad olika förbränningsparametrar, och kan därmed variera kraftigt.
En stor mängd av det material som idag klassas som nanomaterial är, precis som i studierna, kompositmaterial – ofta plast med tillsatta nanopartiklar för att få förbättrade materialegenskaper så om ökad hållfasthet, konduktivitet, eller förbättrade yt-egenskaper. Avfallsförbränning inom EU är relativt väl reglerad, vilket ska sörja för en effektiv förbränning. Men eftersom en stor andel av de tillsatta nanopartiklarna är oorganiska finns det en stor risk att matrisen de introducerats i bränns bort, varpå nano-partiklarna frigörs utan att de själva förstörs.
Som rapporterats tidigare, så utgör det faktum att det saknas specifika och känsliga analysmetoder ett stort hinder för att förstå hur mycket, och vilka, nano-material som faktiskt når våra avfallsförbränningsanläggningar. Idag får man istället luta sig mot inrapporterade producerade mängder och anta att dessa når anläggningarna i de fall dessa finns i produkter som bör gå till energiåtervinning. Detta är också anledningen till att det är svårt att studera vad som händer med dessa partiklar i processen vid anläggningarna. De alternativ som kvarstår är designade studier i labbskala och modeller. Men, som inom de flesta områden, så är det komplext att designa labbstudier som helt efterliknar förloppet vid fullskaliga anläggningar i vilka gasflöden och förbränningsparametrar kan skilja sig markant från det som sker i labbskala. Detta gör det svårt att med säkerhet applicera resultaten på vad som sker vid en verklig anläggning. Till exempel är det känt sedan tidigare att material som teoretiskt inte bör förekomma flygaskan ändå gör det p.g.a. att material finfördelats och dras med i det kraftiga gasflödet.
Det två nya studierna har genomförts i labbskala och, som också påpekas i av författarna, så är resultaten mycket beroende av förbränningsförhållandena. Det återstår alltså mycket arbete för att helt fastslå vad som händer med nanomaterial vid energiåtervinning, men med det sagt, så är de två studierna ett viktigt steg på vägen.
- Ounoughene, C. Chivas-Joly, C. Longuet, O. Le Bihan, J-M. Lopez-Cuesta, L. Le Coq, Evaluation of nanosilica emission in polydimethylsiloxane composite during incineration, Journal of Hazardous Materials, Volume 371, 2019, Pages 415-422, ISSN 0304-3894
- Singh, W. Wohlleben, Roberto De La Torre Roche, Jason C. White, Philip Demokritou. Thermal decomposition/incineration of nano-enabled coatings and effects of nanofiller/matrix properties and operational conditions on byproduct release dynamics: Potential environmental health implications, NanoImpact, Volume 13, 2019, Pages 44-55, ISSN 2452-0748
Källa: Jenny Rissler, RISE
0 kommentarer