Mistra Environmental Nanosafety fas II

Forskningsprojekt, 2019 – 2023

Nanotekniken är en snabbt växande industriell sektor och utvecklingen av nya nanomaterial-baserade produkter förväntas ge lovande nya lösningar på många av våra framtida tekniska och miljömässiga utmaningar. Denna snabba utveckling och användning av nya produkter i olika typer av användningsområden medför samtidigt en ökad risk för att människor och naturliga ekosystem exponeras för nanomaterial. Eventuella negativa effekter och risker av nanomaterial är intimt kopplade till den diffusa oavsiktliga spridningen av nanomaterial som bland annat sker på grund av nötning och nedbrytning av olika produkter under användning, samt via förbränning och avfallshantering. Det råder idag stora kunskapsluckor gällande vilka risker som är förknippade med denna frisättning och spridning av nanomaterial. Detta resulterar i stor osäkerhet inom både industri och beslutsfattande organisationer för hur man på ett hållbart och säkert sätt kan främja användningen av nanoprodukter och nanomaterial och samtidigt säkerställa en säker användning och hantering. Osäkerheten påverkar också samhällets, inbegripet konsumenternas, syn på produkter av nanomaterial. Sammantaget riskerar dessa osäkerheter sannolikt att hämma innovation och främjandet av ny nanoteknik. Det finns betydande utmaningar kring riskbedömningar av nanomaterial eftersom inverkan och potentiellt negativa effekter och påverkan på naturliga ekosystem inte endast beror av den frisatta mängden nanomaterial utan också på aspekter som till exempel förändringar av materialets specifika egenskaper, storlek och morfologi. Väl ute i naturen är det därför inte trivialt att varken detektera, karakterisera eller uppskatta mängder av denna diffusa spridning samt hur den specifika påverkan på naturen skall bedömas. Dessa svårigheter gör att dagens miljöriskbedömningar och regelverk främst baseras på resultat för opåverkat nanomaterial och för relativt enkla system, vilka till stor del skiljer sig från verkliga förhållanden. Resultat från fas I av Mistra Environmental Nanosafety-programmet visar mycket tydligt på att det frisatta nanomaterialet förändras i kontakt med t.ex. organiskt material i miljön vilket resulterar i förändrade egenskaper som sammansättning, storlek, form och rörlighet, och att detta i högsta grad påverkar den toxiska verkan. Resultaten belyser dessutom vikten av att genomföra långtidsstudier (kroniska tester) då allvarliga långsiktiga toxiska effekter inte alltid upptäcks om endast kortvariga, akuta tester genomförs, något som idag är standardförfarande. För att möjliggöra och säkerställa nanosäkerhet inom både industri och samhälle är det därför nödvändigt att denna kunskap införlivas i nya riskbedömningar och regelverk. Relevant kunskap baserad på realistiska experimentella data bör därför ligga till grund för förändring och rekommendationer till industri och tillsynsmyndigheter. Detta kräver dock mer komplicerade experimentella studier vilka kopplar ihop noggrann karaktärisering av förändringar av nanomaterialets egenskaper i kontakt med miljö-relevanta system med långtidseffekter av toxisk verkan studerade vid låga, nära naturliga, koncentrationer av nanomaterialet.

Fas II av Mistra Environmental Nanosafety-programmet fokuserar på dessa aspekter och främst på vart nanomaterial som sprids till miljön tar vägen, hur det växelverkar med naturliga ekosystem och vilken effekt denna växelverkan har på den toxiska verkan, samt hur denna kunskap kan användas för att förbättra lagstiftningen. Experimentella studier avses genomföras i storskaliga våtmarks-experiment, studier i ytvatten som simulerar naturliga förhållanden samt i miljöer relevanta för avfallshantering och med fokus på förändringar i nanomaterialens egenskaper, rörlighet och spridning samt hur detta påverkar deras både kort (akut)- och långsiktiga (kroniska) toxiska verkan och sub-letala effekter på vattenlevande organismer. Samma välkarakteriserade nanomaterial kommer också att användas för att utarbeta och utveckla effektiva cellbaserade toxicitet-tester som på ett tids- och kostnadseffektivt sätt 6 kan bedöma och analysera olika nanomaterials toxicitet. Resultaten kommer vidare att direkt implementeras och ligga till grund för att utvärdera befintliga riskbedömningssystem och reglerande ramverk för nanomaterial samt för att rekommendera förändringar av rådande lagstiftning. Resultaten kommer vidare att möjliggöra utvecklingen av industriella processer och system på ett bättre sätt än idag genom att integrera denna nya kunskap. I nära samarbete med programmets väletablerade industrinätverk i Fas II kommer våra forskningsresultat att resultera i utvecklingen av nya ramverk, vilket därmed säkerställer och främjar en innovationsvänlig miljö. Detta arbete underlättas av vårt redan etablerade effektiva informationsflöde mellan forskare, tillsynsmyndigheter och industri. Sammanfattningsvis beskriver programmet de faktiska riskerna med nanomaterial, utvecklar kostnadseffektiva testsystem och föreslår riskbedömningar och regelverk som möjliggör för samhället och industrin att på ett säkert sätt utveckla och använda nanomaterial.