Nationell plattform för nanosäkerhet – Forum för samverkan och kunskapsresurs vid Karolinska Institutet på uppdrag av regeringen

Sakta men säkert börjar kunskapen kring säker sluthantering av nanomaterial att byggas upp. I två färska forskningsstudier presenteras resultat från förbränningsförsök med nanokompositmaterial.

Det finns många skäl att studera processer och emissioner vid förbränning av nano-material. Ett är att förstå risker relaterat till ett brandförlopp, d.v.s. vad händer vid en brand och kan människor och miljö komma att exponeras? Ett annat skäl är att en stor mängd konsumentprodukter, inklusive de som innehåller nanomaterial, idag går till förbränning med energiåtervinning efter det att produkterna anses uttjänta. En stor andel av det material som idag klassas som nanomaterial är kompositmaterial som innehåller nanopartiklar. Avfallsförbränning inom EU är väl reglerad vilket ska sörja för effektiv förbränning och låga emissioner.

Då nanokompositer passerar genom en avfallsförbränningsanläggning så kan nanopartiklar antingen förbrännas till gasformiga ämnen, delvis brytas ner eller frigöras utan att själva förstöras. Nanopartiklar kan hamna i både botten- och flygaskan. De olika risker som kan uppstå är ofta relaterade till hanteringen av dessa askor. Eftersom man idag strävar mot att återvinna och använda den producerade askan till nya material, blir det extra viktigt att förstå om material som innehåller aska introducerar nya risker och om det i så fall behöver införas rekommendationer kring sådana materials hantering.

I två olika studier (1,2) har forskare från USA, Tyskland och Frankrike studerat vad som händer då nanokompositer, bestående av oorganiska nanopartiklar introducerade i organiska matriser, förbränns. Experimenten genomfördes i labbskala och inkluderade nanopartiklar både i bulkmaterial och på ytan, Försök med ytbeläggningar omfattade även ett försök med organiska nanopartiklar.

Studierna påvisar förekomst av oorganiska nanopartiklar både i rökgasen (flygaskan) och i askåterstoden (bottenaskan), både i form av enskilda partiklar och som aggregat. 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. Organiska nanopartiklar förefaller brytas ner under processen.

Det faktum att det saknas specifika och känsliga analysmetoder är ett stort hinder för att förstå vilka nanomaterial och de mängder som faktiskt når våra avfalls-förbränningsanläggningar. 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 material i processen vid anläggningarna. De alternativ som kvarstår är designade studier i labbskala och modeller. Det är 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 i flygaskan ändå gör det p.g.a. att material finfördelas och dras med i det kraftiga gasflödet.

Det återstår mycket arbete för att helt fastslå vad som händer med nanomaterial vid förbränning med energiåtervinning, men de här två studierna är 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