Im März 2008 trafen sich über hundert Wissenschaftler aus aller Welt in der Schweiz zur Konferenz "nanoECO", um die Umweltauswirkungen synthetisierter Nanopartikel zu diskutieren. Obwohl die Nanoökotoxikologie ein junges Forschungsgebiet ist, wurden interessante und wichtige Ergebnisse präsentiert. Im Mittelpunkt standen natürlich ungelöste Probleme: Wie und in welchen Mengen Nanopartikel aus „Nanoprodukten“ in die Umwelt gelangen; wie hoch wird beispielsweise die Verschmutzung von Flüssen und Böden sein; Welche analytischen Methoden können effektiv eingesetzt werden?

Die Frage nach der Anwendbarkeit von Forschungsmethoden ist sehr wichtig. H. Krug betonte in seinem Bericht, dass die Daten zur Toxizität von Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs) zusammen mit darin enthaltenen Metallverunreinigungen (ein anerkannter Effekt) auch durch die für Experimente verwendeten Reagenzien beeinflusst werden können. in-vitro! In diesem Fall können sich die Schlussfolgerungen über die Gefahren von Nanoröhren als falsch herausstellen. Daher ist es bei der Bewertung der Toxizität sehr wichtig, nicht nur die Nanomaterialien selbst, sondern auch die in den Studien verwendeten Analysemethoden korrekt zu charakterisieren.

"Grüne" Chemie, "grüne" Energie... Diese Begriffe tauchten Ende des letzten Jahrhunderts auf und erfreuten sich sofort großer Beliebtheit. In den letzten Jahren ist das Interesse an ressourcenschonenden, umweltfreundlichen grünen Technologien enorm gestiegen, und die Investitionen in grüne Technologieunternehmen nehmen ständig zu. Der „Grünen Nanotechnologie“ widmet sich der Bericht von B.Karn. Grüne Nanotechnologie ist, wie der Autor erklärt, eine Möglichkeit, Nanomaterialien und Nanoprodukte herzustellen und zu verwenden, ohne die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu schädigen. Somit bezieht sich grüne Nanotechnologie einerseits auf die Herstellung von Nanomaterialien und -produkten unter Verwendung der Prinzipien der grünen Chemie und grüner Technologien (die indirekt die Umwelt verbessern) und andererseits auf die Schaffung von Nanoprodukten, die direkt an der Lösung beteiligt sind vergangene, gegenwärtige und zukünftige Probleme im Zusammenhang mit dem Schutz der Natur und der menschlichen Gesundheit (z. B. Sorbentien für die Abwasser- oder Trinkwasserbehandlung, neue Katalysatoren, Energiesysteme).

Als sehr interessant erwiesen sich die Ergebnisse der Computersimulation des Transports der drei häufigsten Arten von Nanopartikeln (Nano-Ag, Nano-TiO 2 und CNT), die im Bericht der Schweizer Wissenschaftler B.Nowack und N.Mueller vorgestellt wurden dass sie vollständig in der Zeitschrift „Environmental Science & Technology“ veröffentlicht und in der Juni-Ausgabe von Nature Nanotechnology kommentiert wurden. Betrachten wir sie genauer.

Ag- und TiO 2 -Nanopartikel werden am häufigsten in Konsumgütern verwendet. Man nimmt an, dass Nano-Silber antimikrobielle, antimykotische und andere nützliche Eigenschaften hat, und Nano-TiO 2 wird in großen Mengen zur Verwendung in Selbstreinigungs-, Antifouling-, antimikrobiellen Beschichtungen und Farben sowie in Kosmetika als UV-Absorber hergestellt (nur Australien hat mehr 300 registrierte Sonnenschutzprodukte mit TiO 2 -Nanopartikeln). Das dritte untersuchte Nanomaterial – Kohlenstoffnanoröhrchen – muss unseren regelmäßigen Lesern nicht vorgestellt werden.

Die folgenden Eingaben wurden im Modell verwendet: Schätzungen der globalen Produktion, Konzentrationen von Nanopartikeln in verschiedenen Produkten, Ausstoß von Nanopartikeln aus Produkten und Strömungsparameter in die Umwelt (von Müllverbrennungsanlagen, Deponien und/oder Kläranlagen) und zwischen Gebieten (Luft, Boden, Wasser). Betrachtet wird der gesamte Kreislauf der Verwendung von Produkten, die Nanopartikel enthalten, von der Herstellung bis zur Entsorgung. Diese Art von Modell wird üblicherweise zur Bestimmung der Exposition gegenüber chemischen Produkten verwendet.

Die Autoren haben eine Risikoabschätzung für drei Umweltbereiche – Wasser (Flüsse und Seen), Luft, Boden – in der Schweiz vorgenommen (Abb. 1). Es wurden zwei Szenarien betrachtet - realistisch ( RE - realistisch) basierend auf den verfügbaren Informationen und die schlechteste ( HE - hohe Exposition) auf der Grundlage von Schätzungen, die auf höhere Konzentrationen hindeuten. Die Ergebnisse wurden mit Werten verglichen, die laut toxikologischen Studien keine unerwünschten Wirkungen hervorrufen ( PNEC - vorhergesagte Nicht-Effekt-Konzentration). Das Risiko wurde als Verhältnis der vorhergesagten Umweltkonzentration PEC ( PEC - vorhergesagte Umweltkonzentrationen) nach PNEC. Materialien, bei denen dieses Verhältnis kleiner als eins ist, gelten als sicher.

Abb.1. Mögliche Verbreitung von Nanomaterialien in der Umwelt (Luft; Boden, Vegetation; mit Vegetation bedeckter Boden; Wasser; Sedimente)

Leider ist es nicht möglich, eine Liste aller Produkte zu finden, die Nanopartikel enthalten. Viele Hersteller geben keine Auskunft über ihre Verfügbarkeit. Es ist wahrscheinlich, dass sich die Situation in den kommenden Jahren zum Besseren ändern wird, aber vorerst verwendeten die Autoren Parameter für die Analyse, von denen einige in Tabelle 1 dargestellt sind.

Tabelle 1. In der Simulation des Nanopartikeltransports in der Schweiz verwendete Parameter

Nanopartikel	Produktkategorie	% von insgesamt	Auswahlverfahren	%	Auswahlbereich
Nano-Ag	Textil-	10	Abrieb im Einsatz Abrieb waschen Verfügung Zersetzung	5	Luft Reinigung von Abflüssen Müllverbrennung Lebenssystem Lebenssystem Lebenssystem
	Kosmetika	25	Verwendungszweck Verfügung	95	Reinigung von Abflüssen Müllverbrennung
	Aerosole Reiniger	15	Verwendungszweck Verfügung Abrieb	95	Luft, Abwasser, Boden Müllverbrennung Reinigung von Abflüssen
	Metallprodukte	5	Verfügung Zersetzung Abrieb	47,5	Lebenssystem Müllverbrennung Lebenssystem Reinigung von Abflüssen
	Kunststoffe	10	Verfügung Zersetzung	50	Müllverbrennung Lebenssystem Boden, Abwasser
			Zersetzung Verfügung	45	Lebenssystem Deponie
Nano-TiO 2	Kunststoffe	2	Abrieb Verfügung	5	Luft, Abwasser Müllverbrennung
	Kosmetika	60	Verwendungszweck Verfügung	95	Abwasser, Wasser Müllverbrennung
	Beschichtungen	2	Verwendungszweck Verfügung	95	Abwasser, Luft Müllverbrennung
	Metalle	1	Abrieb Verfügung	5	Abwasser Lebenssystem Müllverbrennung
	Lagerung/ Energie Produktion	10	Verfügung	25	Müllverbrennung Lebenssystem
		25	Verfügung	50	Abwasser, Boden Deponie
UNT	Kunststoffe, Sport Ausrüstung	50	Abrieb Verfügung	5	Luft Müllverbrennung
	Elektronik, Batterien	50	Recycling Verfügung	40	Lebenssystem Müllverbrennung Deponie
			Export	50	Lebenssystem

Tabelle 2 Dargestellt sind die für zwei Szenarien (RE und HE) erhaltenen PEC-Werte.

Tisch 3

	Risikobewertung (PEC/PNEC) in der Umwelt
	Nano-Ag		Nano - TiO 2		UNT
	BETREFFEND	ER	BETREFFEND	ER	BETREFFEND	ER
Luft	n / A	n / A	0,0015	0,004	1,5 x 10 -5	2,3 x 10 -3
Wasser	0,0008	0,002	>0,7	>16	0,005	0,008
Die Erde	aber	aber	aber	aber	aber	aber

aber– aufgrund fehlender ökotoxikologischer Daten nicht bestimmt

Wie aus Tabelle ersichtlich. 2 sind die PEC-Werte für CNTs am niedrigsten (obwohl sich die Situation natürlich mit einer Produktionssteigerung in Zukunft ändern kann). Der Luftgehalt ist bei allen drei Arten von Nanopartikeln gering. Die Partikel von Nanosilber und Nanotitanoxid kommen hauptsächlich in Wasser und Boden vor, während der Gehalt an Nano-Ag 20- bis 200-mal geringer ist als der von Nano-TiO 2 . CNTs gelangen praktisch nicht ins Wasser.

Anhand der ermittelten PEC-Werte kann nun bestimmt werden, welche Nanopartikel wo das größte Risiko darstellen (Tabelle 3).

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass CNTs derzeit kein Risiko für die Umwelt darstellen. Der Großteil der Produkte, die Nanoröhren enthalten, wird entweder recycelt oder landet in Müllverbrennungsanlagen, wo CNTs fast vollständig in Gegenwart von Sauerstoff verbrennen (die Temperatur in den Anlagen beträgt etwa 850 °C). Aber das PEC/PNEC-Verhältnis für Nano-TiO 2 in Wasser nähert sich eins oder sogar mehr, was auf ein erhebliches Risiko hinweist.

Natürlich sind dies vorläufige Ergebnisse. Beispielsweise werden Transformation, Abbau und Bioakkumulation von Nanopartikeln nicht bewusst betrachtet, obwohl diese Prozesse eine wichtige Rolle spielen können. Emissionen aus Produktionsstätten werden nicht berücksichtigt. Dennoch liefern die Ergebnisse eine Risikoabschätzung und können als Ausgangspunkt für weitere Studien dienen, die unter anderem die spezifischen Eigenschaften von Nanopartikeln besser abbilden.

• 1.nanoECO. Nanopartikel in der Umwelt. Implikationen und Anwendungen 2.–7. März 2008 Centro Stefano Franscini Monte Verità Ascona, Schweiz
• 2.H.F. Krug et al., nanoECO Book of Abstracts 2.–7. März 2008, S. 53
• 3. B. Karn. nanoECO Book of Abstracts 2.–7. März 2008, S. 77
• 4. N. Mueller, B. Nowack., Environ. Wissenschaft Technol. 42, 4447 (2008)
• 5. M. Scheringer, Nature Nanotechnology 3, 332 (2008)

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1. Einleitung.

Es ist davon auszugehen, dass die vollständige Beseitigung der schädlichen Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt verhindert werden kann.

Erstens, indem die Ökosphäre mit molekular geordneten Robotern gesättigt wird, die menschliche Abfälle in Rohstoffe verwandeln.

Zweitens durch die Umstellung von Industrie und Landwirtschaft auf abfallfreie nanotechnologische Methoden.

Das Problem der Ökologie beschäftigt die Menschheit seit der Antike. Und mit dem Wachstum des Fortschritts bzw. der Umweltverschmutzung werden Umweltprobleme immer wichtiger. In letzter Zeit versuchen sie zunehmend, es mit Hilfe der Nanotechnologie zu lösen.

Nanotechnologie ist ein wissenschaftliches und technologisches Gebiet, das sich mit einer Reihe theoretischer und praktischer Forschungsmethoden, Analysen und Synthesen sowie Methoden zur Herstellung und Verwendung von Produkten mit einer bestimmten atomaren Struktur befasst. Die Herstellung solcher Produkte erfolgt durch kontrollierte Manipulation einzelner Moleküle und Atome. Der Einsatz von Nanotechnologie trägt dazu bei, die Umweltbelastung deutlich zu reduzieren. Methoden der Nanotechnologie werden in vielen Ländern der Welt in verschiedenen Bereichen eingesetzt.

Die Nanotechnologie ist jedoch eine neue Wissenschaft, die trotz ihrer Vorteile und Vorzüge auch Anlass zur Sorge gibt. Allerdings hat jedes Medaillon immer zwei Seiten, daher können Nanopartikel trotz der vielen offensichtlichen positiven Auswirkungen der Nanotechnologien auf das Leben moderner Menschen auch Schaden anrichten, wenn sie in einigen Branchen eingesetzt werden. Nanotechnologie wird heute in fast allen Bereichen des modernen Lebens eingesetzt. Nanopartikel werden zum Beispiel auch in der Kosmetik und Parfümerie verwendet. Titanoxid-Nanopartikel finden sich beispielsweise in einigen Sonnenschutzmitteln. Diese Nanopartikel absorbieren ultraviolette Strahlung mit großer Effizienz, was solche Cremes zweifellos viel effektiver macht als herkömmliche. Spätere Studien zeigten jedoch, dass beispielsweise Kohlenstoffnanoröhren eine schädliche Wirkung auf Ratten hatten. Kohlenstoffnanoröhren, die in die Lungen von Ratten gelangten, verursachten schwere Störungen und wurden dann vom Blut durch den Körper getragen.

Das Hauptproblem besteht darin, dass Nanopartikel absolut alle heute existierenden Reinigungsfilter durchdringen. Daher wird es mit zunehmender Nutzung der Nanotechnologie zu einer Art Revolution in der Ökologie kommen. Spezielle Filter werden entwickelt, um Nanopartikel einzufangen.

Da Nanotechnologien dem Menschen offenbar das Leben erleichtern, ist davon auszugehen, dass Nanotechnologien erstens nicht in allen Branchen zum Einsatz kommen werden, sondern nur dort, wo es notwendig ist. Und zweitens werden bald die negativen Auswirkungen von Nanopartikeln untersucht und neue Schutzmethoden erfunden.

Der Platz der Nanotechnologien unter den Wissenszweigen

2.Hauptteil

2.1 Nanogeschichte

Technologie bestimmt die Lebensqualität für jeden von uns und die Macht des Staates, in dem wir leben.

400 v. Chr der griechische Philosoph Demokrit benutzte zuerst das Wort „Atom“;

1704 Isaac Newton - Vermutungen über das Studium des "Mysteriums der Korpuskeln";

1959 Richard Feyman - Annahme der mechanischen Bewegung einzelner Atome;

1974 verwendete Norio Taniguchi erstmals den Begriff „Nanotechnologie“;

1980 verwendete Eric Drexler den Begriff.

2.2 Probleme der Ökologie.

2.2.1 Das Problem der Ökologie durch die Nanotechnologie.

In unserer Zeit sprechen nur die Faulen nicht über die Aussichten der Nanotechnologie. Wer sich für dieses Thema interessiert, findet sofort Informationen zu Fullerenen und Quantenpunkten, zu Nanoröhren, die 60-mal stärker sind als Stahl und einer Temperatur von 2500 Grad und einem Druck von 6000 Atmosphären standhalten. Dutzende von analytischen Artikeln wurden über die fantastischen Vorteile von Produkten der Nanoindustrie geschrieben. Auch über unvorhersehbare Gefahren. Aufgrund ihrer Größe und einzigartigen Eigenschaften müssen Nanopartikel in hergestellten Produkten sorgfältig untersucht werden – ob sie in den menschlichen Körper gelangen können und wenn ja, wie lange sie dort verbleiben. Darüber hinaus ist es notwendig, das Verhalten und die Bewegung von Nanopartikeln in der Umwelt zu untersuchen und vor allem, ob diese Materialien die menschliche Gesundheit und den Zustand der Natur beeinträchtigen.

Ein weiteres Problem ist die Untersuchung des Verhaltens von Nanopartikeln in Wasser. Im Moment ist dieses Thema schlecht entwickelt. Das Problem wird durch die Tatsache erschwert, dass umfassende Studien über die Fähigkeit jeder Art von Boden oder künstlichen Filtern erforderlich sind, bestimmte Nanopartikel zurückzuhalten. Diese Frage wird derzeit von Wissenschaftlern des Georgia Institute of Technology (Georgia Institute of Technology) untersucht. Sie führten eine Reihe von Experimenten durch, bei denen fullerenhaltiges Wasser durch Kolben geleitet wurde, die mit Sand, Erde, Glasmikrogranulat und anderen Materialien gefüllt waren. Es stellte sich heraus, dass Sand bis zu 80 % der Nanopartikel zurückhält, aber die Wissenschaftler kamen auch zu dem Schluss, dass die Filterung von der Zusammensetzung des Wassers beeinflusst wird. Das Vorhandensein von Huminsäure oder Tensiden im Wasser ermöglicht es den Nanopartikeln, ungehindert durch den Sand zu gelangen.

Generell lässt das Bild, das sich aufgrund der Analyse der Forschungsdaten ergibt, den Schluss zu, dass Nanotechnologien nicht so schädlich sind, wie man annehmen könnte: Nanopartikel vergiften Erde und Wasser nicht, ihr Eintrag in den Körper ist nicht tödlich und kann durch Filtersysteme begrenzt werden. Die Geschichte der ökologischen und sozialen Probleme der Nanotechnologie ist nicht neu – ähnliche Ideen entstanden vor mehreren hundert Jahren.

Natürlich sollten Sie die Zukunft der Technologie nicht rosig und chaotisch betrachten. Das richtige Verständnis von Nanoprozessen und Nebenwirkungen, die Schaffung von Filtrationssystemen der nächsten Generation, die Einschränkung von skrupellosen Herstellern und Terroristen sind nur einige Punkte auf der Liste der Aufgaben, die wir lösen müssen. Wir sollten uns jedoch darüber im Klaren sein, dass die Vorteile des Einsatzes der Nanotechnologie die möglichen Schwierigkeiten bei ihrer Umsetzung überwiegen werden.

Wissenschaftler der Purdue University in den USA sind zu dem Schluss gekommen, dass Nanopartikel, die in den Boden gelangen, das Ökosystem nicht merklich schädigen. Es wurden eine Reihe von Experimenten durchgeführt, bei denen Fullerene in verschiedene Bodenarten eingebracht und anschließend ihr Verhalten und ihre Wirkung auf Mikroorganismen und Mineralien untersucht wurden. Erinnern wir unsere Leser daran, dass Fullerene sphärische Rahmenpolyeder sind, die aus regelmäßigen Fünfecken und Sechsecken mit Kohlenstoffatomen an den Ecken bestehen. Signifikante Veränderungen könnten für die Elemente pflanzlicher Nahrungsketten fatal sein. Die Beobachtungsergebnisse zeigen jedoch, dass es keine negative Dynamik gibt: Mikroorganismen leben und sind wohlauf, der Stoffhaushalt wird nicht beeinträchtigt.

Ein weiteres globales Problem könnte das Vorhandensein von Nanopartikeln in der Atmosphäre sein. Laut amerikanischen Wissenschaftlern können diese Partikel, die die Sonnenstrahlen reflektieren, das Klima auf dem Planeten verändern und eine weitere Eiszeit hervorrufen. Schon jetzt gibt es Informationen über ihren signifikanten Einfluss auf die Wetterbedingungen, und nicht immer positiv.Eine der Fragen, die sowohl von Wissenschaftlern als auch von gewöhnlichen Menschen, insbesondere von Bewohnern von Megastädten, gestellt wird, ist die Luft, die wir atmen. Es ist kein Geheimnis, dass das Vorhandensein einer Vielzahl von Krankheiten wie chronischer Bronchitis und Asthma, einschließlich angeborener Fälle dieser Krankheit, durch giftige und verschmutzte Emissionen in die Atmosphäre von Industrieunternehmen und Haushaltsgeräten erklärt wird. Das Bild von der Welt, in der man, um nicht mit 30 an Lungenkrebs zu sterben, durch einen Filter atmen muss, wie es Stephen King in „Running Man“ zeichnet, ist nicht so fantastisch.

2.2.2 Das Problem der Ökologie durch den Menschen.

Die Folgen von Umweltproblemen durch den Menschen

Globale Erwärmung

Eines der wichtigsten Umweltprobleme ist die langfristige Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Atmosphäre unseres Planeten. Für den Zeitraum 1960-2000. Dieser Wert stieg um etwa 0,5, und dieses Wachstum wurde in den 1980er Jahren besonders stabil. Wissenschaftler sind sich sicher, dass der Hauptgrund für diesen Anstieg die immer größer werdende Menge an verbrannten Brennstoffen (Kohle, Öl usw.), Industrieanlagen, Autos usw. Es sind die Verbrennungsprodukte (Kohlendioxid, Methan usw.) und ihre Wechselwirkung mit der Sonnenstrahlung, die die Hauptfaktoren für den Anstieg der atmosphärischen Temperatur (Treibhauseffekt) sind.

Daher besteht das Hauptproblem der Umwelt seit langem darin, den Verbrauch der sogenannten fossilen Brennstoffe (Öl und Kohle) zu verringern, wodurch auch die Menge an Kohlenmonoxid und anderen Verbrennungsprodukten, die in die Atmosphäre emittiert werden, verringert werden sollte . Daher sind die Suche nach alternativen Energiequellen und die Entwicklung effizienter Methoden zur Energieeinsparung und -übertragung (z. B. die Schaffung von Solarbatterien und Brennstoffzellen eines neuen Typs) zu einer wichtigen wissenschaftlichen und technischen Aufgabe geworden. In letzter Zeit wurde deutlich, dass der Einsatz von Kohlenstoffnanoröhrchen zu einer deutlichen Effizienzsteigerung bestehender Solarstromwandler führen kann. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Kohlenstoffnanoröhren große Mengen an Wasserstoff sehr effizient adsorbieren können, was verschiedene Studien im Zusammenhang mit der Entwicklung von Brennstoffzellen, Batterien und dergleichen sofort intensivierte.

Zerstörung der Ozonschicht.

Ein weiteres wichtiges Umweltproblem ist die Erhaltung der Ozonschicht der Atmosphäre, die sich in einer Höhe von etwa 20 Kilometern befindet und eine äußerst wichtige Rolle beim Schutz der Erdoberfläche vor ultravioletter Strahlung der Sonne spielt. Es ist bekannt, dass in den letzten Jahren die Ozonschicht unter dem Einfluss vieler Chemikalien aus dem täglichen Leben und der Industrie zerstört wurde. Die Hauptrolle bei den Prozessen der Zerstörung der Ozonschicht spielen Freone, die keine "natürlichen", sondern künstliche Produkte sind und von der chemischen Industrie für verschiedene Zwecke (Aerosole, Kältemittel, Klimaanlagen usw.) hergestellt werden.

Eine Abnahme der Ozonschicht um 1 % führt sofort zu einem Anstieg der Inzidenz von Hautkrebs um 3-6 % und von Leukämie um 1 %. Ein Rückgang der Ozonschicht um 10 % hätte katastrophale Folgen, da nach einigen Prognosen die Zahl der an Hautkrebs Erkrankten sofort um 20 % und die Zahl der Leukämiepatienten um 1,6 bis 1,7 Millionen Menschen ansteigen würde. Seit etwa 10 Jahren findet eine merkliche Zerstörung der Ozonschicht statt, die Wissenschaftler auf die zunehmende Freisetzung verschiedener Freonverbindungen in die Atmosphäre zurückführen. Die beste Lösung des Problems wäre natürlich ein vollständiges Verbot der Verwendung von Freonen, aber dies ist unrealistisch, und in unserer Zeit wird intensiv nach Stoffen gesucht, die Freone in verschiedenen Anwendungen ersetzen könnten. Nanotechnologien können recht effektive Methoden zur Lösung dieses Problems bereitstellen.

saurer Regen

Ein sehr ernstes Umweltproblem für viele Länder (und insbesondere für Japan) sind die sogenannten sauren Regenfälle (d. h. Regenfälle, bei denen Schwefel- und Salzsäure zusammen mit Wasser ausfallen). Der Grund für das Auftreten solcher Regenfälle war, dass eine große Menge an Abfällen aus der industriellen Produktion von Autoabgasen in die Atmosphäre gelangt. Solche Abfälle können in Regenwolken () eine Vielzahl von Schwefel- und Stickoxiden bilden, die mit Wasserdampf reagieren, was zu einer schwachen Lösung von Säuren anstelle von Regen führt.

Für Japan ist solch saurer Regen seit Ende der 1990er Jahre ein Problem. Laut Statistiken zu den zentralen Regionen Japans stieg die Zahl der Atemwegserkrankungen in dieser Zeit stark an, obwohl angemerkt werden sollte, dass bereits 1974 in der Region Tohoku während des sauren Regens weitere 30.000 Patienten mit Sehbeschwerden registriert wurden Störungen und Hautkrankheiten.

Das radikalste Mittel zur Bekämpfung des sauren Regens wäre der Übergang zu neuen Energiequellen, die nicht mit der Verbrennung von Öl, Kohle usw. verbunden sind. Nanotechnologien eröffnen breite Perspektiven zur Effizienzsteigerung.

2.2.3 Lösung von Umweltproblemen mit Hilfe der Nanotechnologie.

Grüne Nanotechnologie.

Die Nanotechnologie hat das Potenzial, Fertigungsprozesse auf zweierlei Weise zu verändern. Erstens, indem Produktionsabfälle schnell reduziert und ihre Effizienz gesteigert werden. Zweitens durch den Einsatz von Nanomaterialien als Katalysatoren, die die Effizienz von Produktionsprozessen steigern und giftige und schmutzige Materialien sowie Endprodukte loswerden.

„Grüne“ Nanotechnologien sind Technologien, die umweltfreundliche chemische und technologische Verfahren verwenden. Idealerweise sollte grüne Nanotechnologie Herstellungsprozesse, Materialanforderungen und chemische Verfahren verbessern und aktuelle unsichere Substanzen und Prozesse ersetzen. Dadurch werden Energie- und Materialkosten reduziert.

Die Bedeutung der „grünen“ Chemie und „grünen“ Technologien wurde 2005 gewürdigt, als der Nobelpreis für Chemie „für seinen Beitrag zur Entwicklung der Metathesemethode in der organischen Synthese“ an Robert Grubbs vom California Institute of Technology (USA) verliehen wurde ), Richard Schrock vom Massachusetts Institute of Technology (USA) und Yves Chauvin vom Petroleum Institute (Frankreich). Unter Metathese versteht man ein solches „Umschalten“ eines Paares chemischer Bindungen, bei dem eine Umordnung von Atomen stattfindet, also das Kohlenstoffgerüst eines oder zweier Moleküle verändert wird.

GRÜNE LÖSUNGEN FÜR DIE STÄDTE DER ZUKUNFT

Es gibt keine internationalen Regeln für grünes Bauen. Jeder löst das Problem der Ressourcenschonung und Reduzierung der Treibhausgasemissionen auf seine Weise. Das Magazin National Geographic hat dafür zehn eindrucksvolle Beispiele herausgegriffen (3 Beispiele unten):

1) Singapur.

In Singapur gibt es einzigartige Gardens by the Bay mit einer Fläche von 1 Million m². Der Komplex wurde nicht nur für Schönheit und Entspannung geschaffen, sondern auch, um die Auswirkungen lokaler Überhitzung einzudämmen.

Den zentralen Platz nimmt das gläserne Atrium ein, in dem etwa 220.000 Pflanzenarten (80 % der Pflanzenarten der Welt, laut National Park Board of Singapore) leben.

Draußen gibt es einen Hain aus 18 „Supertrees“ – vertikale Gärten mit einer Höhe von bis zu 50 Metern, die Regenwasser sammeln, Abgase filtern und Sonnenenergie recyceln, die sich nachts selbst beleuchten.

Der Effekt der lokalen Überhitzung tritt in Städten aufgrund der Tatsache auf, dass Pflaster, Asphalt und Beton Wärme absorbieren. Laut der US-Umweltschutzbehörde ist die durchschnittliche Jahrestemperatur im Millionär etwa 3 ° C höher als in benachbarten ländlichen Gebieten. Durch den weit verbreiteten Einsatz von Klimaanlagen erreicht die Wirkung an den heißesten Sommertagen ihren Höhepunkt.

Der Wert der Vegetation in städtischen Gebieten geht über Kühlung und Schatten hinaus. Städtische Bepflanzungen tragen durch natürliche Filtermechanismen zur Verbesserung der Luft- und Wasserqualität bei. Eine kürzlich durchgeführte Studie hat beispielsweise gezeigt, dass Gräser, Efeu und andere Pflanzen (nicht nur Bäume) Stickstoffdioxid und Feinstaub in der Luft um bis zu 40 % bzw. 60 % reduzieren können.

2) New York

Die "Science Barge", die am Hudson River in New York zu finden ist, ist ein Schulklassenzimmer und ein Gewächshaus. Das 2007 gebaute Schiff wird mit Solar-, Wind- und Biokraftstoff betrieben und hat keine Treibhausgasemissionen.Gemüse wird in Hydrokultur angebaut, die Pflanzen bekommen alle Nährstoffe, die sie brauchen, aus dem Wasser: Guter Boden (und Boden im Allgemeinen) ist nicht einfach in städtischen Gebieten zu finden. Zur Bewässerung wird Regenwasser und gereinigtes Flusswasser verwendet, Pestizide sind verboten. Die New York Sun Works haben die Barge als Prototyp für einen autarken Garten entwickelt, der auf dem Dach eines Gebäudes errichtet werden kann.

Das erste Ökodorf Großbritanniens wurde 2002 in London eröffnet. Der BedZED-Komplex besteht aus Hunderten von Häusern und Bürobesuchen. Dachgärten, recycelte Baumaterialien, effektive Wärmedämmung, schnelleres Recycling, sehr geringe Entfernungen zwischen Wohnung und Arbeitsplatz haben alle dazu beigetragen, den CO2-Fußabdruck der Siedlung im Vergleich zu einer durchschnittlichen Stadt zu halbieren.

Internationaler Rat für Nanotechnologie

2004 gründeten Enthusiasten eine internationale Organisation – den International Council on Nanotechnology (ICON), der alle verfügbaren Informationen über Nanotechnologie sammelt und verbreitet. Mitglieder dieser Organisation versuchen, die Vor- und Nachteile der Nanotechnologie (zB Umweltrisiken) zu bewerten und Informationen darüber zu verbreiten.

2.2.4 Chemisch-nanotechnologische Lösung des Problems.

Selbstreinigende Oberfläche

Eine solche Oberfläche wird Nanogras genannt, es handelt sich um eine Reihe paralleler Nanodrähte (Nanostäbchen) gleicher Länge, die sich in gleichem Abstand voneinander befinden.

Die Selbstreinigung einer flauschigen Oberfläche von Schmutzpartikeln wird als „Lotuseffekt“ bezeichnet.

Anwendung:

Selbstreinigende Oberflächen und Beschichtungen

Molekulare Verbindungen allotroper Kohlenstoffformen.

Molekulare Verbindungen allotroper Kohlenstoffformen in Form geschlossener Polyeder. Ein Fullerenmolekül besteht aus 60 Kohlenstoffatomen. Der Durchmesser von C60 beträgt etwa 1 nm.

Anwendung:

Feuerhemmende Farben;

künstliche Diamanten;

Neue Medikamente;

Batterien.

Titanoxid

Titanoxid hat eine starke katalytische Aktivität. In Gegenwart von ultravioletter Strahlung zerlegt es Wassermoleküle in freie Radikale.

Anwendung:

Reinigung von Wasser, Luft, verschiedenen Oberflächen von organischen Verbindungen;

Selbstreinigende Gläser

3. Fazit.

Ich hatte eine Idee, wie man Kläranlagen baut, die die Luft auf der ganzen Welt reinigen.

Als Beispiel nenne ich Gebäude, die im Zentrum, neben Schadstoffen und am Rande von Städten gebaut werden, in denen spezielle Kondensatoren installiert und eine große Anzahl von Pflanzen angebaut werden, die die Luft reinigen.

Kläranlage

Reinigungsanlagen-Generator

Beispiel und Ablauf eines primitiven Generators:

Beschreibung des Betriebs des Generators in der Kläranlage.

Wenn Gleichstrom in Wasser eingeschaltet wird, tritt folgende Reaktion auf:

Verteilung von Behandlungseinrichtungen

Es ist möglich, dass einige neue Materialien ein Risiko für Hersteller und Verbraucher sowie für die Gesellschaft und die Umwelt darstellen. Wissenschaftler sind daher bestrebt, die potenziellen Risiken neuer Nanotechnologien so sorgfältig und umfassend wie möglich zu untersuchen, um die Sicherheit ihrer Anwendung zu gewährleisten.

Die Entwicklung der Nanotechnologien geht weiter und es ist gut möglich, dass die Menschheit mit ihrer Hilfe wirklich globale Probleme lösen wird.

Verzeichnis der verwendeten Quellen und Literatur.

https://www.nps.gov/index.htm Nationalparkdienst

http://korrespondent.ru

http://ria.ru/science/20081203/156376525.html#ixzz2orCoTJVk

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Nanotechnologie ist für mich in erster Linie a) eine Vielzahl von Sensoren und b) Computer mit geringem Stromverbrauch und hoher Rechenleistung.

Innerhalb von buchstäblich fünf Jahren wird es große Fortschritte bei den Sensoren aller Sinne geben, und zwar in einer mobilen Version. Militärtechnologie wird sehr schnell im Besitz vieler, vieler Menschen sein - in Kamerahandys, Telenetbooks und anderen seltsamen Geräten. Fortschrittliche optische Matrizen, fortschrittliche Optik, fortschrittliche Mechanik für all dies, um das Motiv sofort zu fokussieren und zu verfolgen, enorme Rechenleistung für die Videoverarbeitung, unerschöpflicher Speicher, der jeden Videostream schluckt und sorgfältig speichert, verteilte Torrent-Systeme, die das gesamte Video übertragen die interessierten. Geruchschips, die alles riechen, was für ihren Besitzer interessant ist, und mit denen jedes Fotohandy, Buchlesegerät etc. ausgestattet wird Die allgegenwärtige GPS- und Galileo-Navigation. Das allgegenwärtige Internet, „permanente Verbindung“. Mikrofone, die aus großer Entfernung zu hören sind. Klare Schüsse durch jeden Dunst. Ich schreibe ständig über solche technologischen Innovationen in meinem Tagebuch (und jetzt stelle ich nicht einmal Links zur Verfügung, es ist alles passiert). Und das alles ist Nanotechnologie.

Weiteres Empowerment (aus jedem einzelnen Lahmen einen coolen Profi machen). Empowering ist, wenn ich jetzt 200g am Gürtel hängen habe. Kamera bereit, HD zu schießen. Und in fünf Jahren wird das fast jeder haben, und wer besonders interessiert ist, hat die dritte Generation von Kameras im Micro-Four-Thirds-Format. Warum ist es wichtig, dass es HD ist? Weil es ein emotionales Breitband ist. Andererseits haben nur wenige Spione die Art von Ausrüstung, die jeder mit einem Handy bewaffnete Teenager heute hat. Extrapolieren Sie dies für weitere fünf Jahre. Alle Bürger werden als Journalisten ausgestattet, die eine coole journalistische Recherche durchführen wollen. DNA-Analysen in fünf bis zehn Jahren werden kein Problem mehr sein. Analysieren Sie den Stammbaum Ihrer Hunde, Vögel sowie vorbeifahrender Verwandter und Politiker. All das ist Nanotechnologie.

Na und? Jetzt veröffentlichen Zeitungen in Russland frei Informationen über Politiker, weshalb diese Politiker in anständigen Ländern aufhören, solche zu sein. Aber in Russland hören sie nicht auf. Und nicht alle Politik ist öffentlich.

Mein erster Punkt: Empowerment macht alle Politiken öffentlich, auch wenn die Offenlegung durch die Regierung gegen Null tendiert. Menschen sind neugierig und neigen dazu, Informationen auszutauschen. Die Nanotechnologie wird die Kosten für das Extrahieren interessanter Informationen schnell senken.

Seltsamerweise glaube ich, dass Empowerment (wenn eine Person mit Hilfe von Technologie beginnt, mit der gleichen Produktivität wie ein Team zu arbeiten) jetzt viel schneller stattfindet, als Technologie verschiedenen hilft Gruppen nach Interesse. Einschließlich politischer Interessengruppen. All diese „sozialen Netzwerke“ stehen noch ganz am Anfang ihrer Reise, denn soziale Netzwerke sollten auf emotionalen Breitbandtechnologien basieren. Video, Ton, 3D. In sozialen Netzwerken haben sich virtuelle Welten noch in keiner Weise gezeigt. Nach wie vor ist es unmöglich, nach eigenem Ebenbild in virtuelle Welten einzudringen, man braucht Avatare. Sie können kein Remote-Familientreffen mit der gleichen Cisco Telepresence-Technologie abhalten, die der Vorstand eines großen Unternehmens durchläuft (denken Sie daran, was Cisco an dieser Technologie verkauft: Menschen in Lebensgröße, Blickkontakt, Sprache ohne Verzögerung und von rechts). Richtung, die Fähigkeit, während des Meetings ein Standardverhalten im Raum beizubehalten).

Webinar-Technologien sind düster, Verzögerungen sind schädlich für normale Diskussionen. Bei asynchronen Social-Networking-Diensten gibt es noch keine Organisationsunterstützung (zumindest im Rahmen des Issue-Trackings der Basisversion von Trac) - niemand kann irgendjemandem etwas anvertrauen und dann die Ausführung kontrollieren (ich meine Habermas' Theorie des kommunikativen Handelns ). Aber es ist normal. Software hinkt wie immer hinterher. Denn die Ausrüstung ist fast fertig: Die Kameras benötigen keine spezielle Beleuchtung, die Bildschirme werden mit einem Taschenscheinwerfer aus jeder Wand hergestellt, der Internetverkehr wird nach einigen unvermeidlichen Einschränkungen wieder in die Wolken explodieren. In fünf bis zehn Jahren wird dieses Gerät keinen Cent kosten, und die Software wird immer noch kostenlos sein, wie es heute der Fall ist.

Und dann sind interessante Szenarien möglich, wie wir sie in Indien bei der Liquidierung des Kolonialregimes beobachtet haben. Nur werden diese Szenarien nicht auf Länderebene, sondern eher lokal sein. Aber im Epizentrum dieser Szenarien werden nur wenige für irgendjemanden erscheinen, weil es eine solche Art von Lynchmord sein wird. Es sind die Lynchmorde: Ich behaupte keineswegs, dass die Technologie den besten Eigenschaften der menschlichen Natur weichen wird. Der Mechanismus hier ist genau derselbe wie im berühmten Maneki-neko, http://zhurnal.lib.ru/4/40_s_z/maneki.shtml, aber jede Gesellschaft wird von diesen Technologien das erhalten, was sie im Ausmaß ihrer Barbarei verdient .

Obwohl die wilde Gesellschaft viel mehr Möglichkeiten haben wird, weniger wild zu werden: Neue Technologien sind in erster Linie informativ, sie fördern in erster Linie Bildungsprozesse, in welcher perversen Form (Diskussion sehr unschöner Situationen) diese Bildungsprozesse stattfinden. Politik ist in erster Linie die Bildung der Massen, darüber hinaus durch wettbewerbsorientierte Bildungsprogramme. Es ist diese Art von Konkurrenz von den unerwartetsten Seiten, die neue Technologien bieten werden. Die Konkurrenz von Wildheit und Zivilisation ebenso. Aber die Zivilisation kann auch Streitigkeiten gewinnen, so wie der Barbar normalerweise in einem erbitterten physischen Zusammenstoß gewinnt.

Neue Technologien werden so viel Dreck ans Tageslicht bringen, wie die Menschheit je gesehen hat. Die Welt ist noch nicht zweimal ein großes Dorf - zweimal, denn neben der traditionellen Bedeutung "jeder kennt jeden" gibt es auch eine unerwartete Bedeutung - die große Mehrheit der Bewohner des Planeten sind immer noch Dorfbewohner, auch wenn sie es bereits geschafft haben, umzuziehen in einige Vororte von Megastädten. Die Welt beginnt sich gerade in dieses doppelte Dorf zu verwandeln. Und es ist gut, dass neue Technologien in erster Linie Bildungstechnologien sind. Aber zuerst werden die Dorfwilden die Ermächtigung für ihre wilden Absichten ("wildes Gut") und die Mittel für ihre wilde Organisation in Horden haben, und erst dann werden dieselben Technologien Wilde in zivilisierte Menschen verwandeln, die ihre Fähigkeiten für das Gute einsetzen ("gut von Zivilisation") Ziele . Dieselben Technologien werden es zivilisierten Menschen ermöglichen, zu diskutieren, was genau dieses „Gut der Zivilisation“ ist – und keinen Konsens erzielen.

Aber alles wird mit der Umwandlung von Geheimdiensttechnologien in Massentechnologien beginnen. Nicht alle Menschen können im Internet einen detaillierten Hinweis auf den aktuellen Sprecher bei einem Treffen erhalten, bei dem wichtige (auch politische) Entscheidungen getroffen werden. In fünf Jahren wird dies eine instinktive Handlung sein. Und oft werden danach andere Entscheidungen „basierend auf Intelligenz“ getroffen und nicht auf der Grundlage der sorgfältig gefilterten Informationen, die bereitgestellt werden. Informationen wollen frei sein, und auf der Grundlage der veröffentlichten Informationen werden viele, viele Menschen beginnen, die unerwartetsten Entscheidungen zu treffen.

Die Welt wird sich verändern, und sie wird sich sehr dramatisch verändern. Ich sage nicht, dass sich die Welt zum Besseren verändern wird alle(einschließlich Politik) wird viel schneller und vielfältiger passieren, und nicht besser oder schlechter. Und die Nanotechnologie steht im Mittelpunkt dieser Veränderungen - sie machen es möglich, billige asphärische Linsen zu erhalten, sie ermöglichen es Intel heutzutage, eine neue Generation von Prozessoren für Mobiltelefone zu demonstrieren, die zehnmal weniger Energie verbrauchen Diese Nanotechnologien, die es ermöglichen, Taschenprojektoren mit hoher Auflösung und Helligkeit herzustellen, es ist die Nanotechnologie, die es ermöglicht, viele Stunden Videoaufzeichnung auf einem Flash-Laufwerk von der Größe eines Fingernagels zu haben, es ist die Nanotechnologie, die die Kommunikationsinfrastruktur übertragen wird Optoelektronik, die jetzt auf teuren GRID-Netzwerken entwickelt wird. Und dann - das emotionale Breitband, durch das die neue Politik in uns einbrechen wird. Man stelle sich nur eine Art Studentenunruhen in fünf Jahren vor, in denen jeder Student mobile Geräte hat, von denen das Militär heute nur noch träumt. Und ihnen droht kein Internet-Shutdown, denn auch Mesh-Netzwerke sind unterwegs. Und keine „Lesezeichen“ in Prozessoren, denn auch für Prozessoren taucht bereits Open-Source-Code auf.

Oh, lass uns betrinken. Dies gilt jedoch für jede Ebene der Technologie: Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft. Oh, würgen, würgen, tuckern.

Während der Konferenz, die den Problemen der Biosicherheit der Nanotechnologie gewidmet war, schlugen die Wissenschaftler vor, dass die Regierung eine bestimmte Verordnung zur Kontrolle von Produkten der Nanoindustrie erlässt.

Heutzutage organisieren die Regierungen vieler Länder Sonderkonferenzen und stellen beträchtliche Mittel bereit, um die Auswirkungen der Nanotechnologie auf die Umwelt zu untersuchen.

Eine der Fragen, die sowohl von Wissenschaftlern als auch von gewöhnlichen Menschen, insbesondere von Bewohnern von Megastädten, gestellt wird, ist die Luft, die wir atmen. Es ist kein Geheimnis, dass das Vorhandensein einer Vielzahl von Krankheiten wie chronischer Bronchitis und Asthma, einschließlich angeborener Fälle dieser Krankheit, durch giftige und verschmutzte Emissionen in die Atmosphäre von Industrieunternehmen und Haushaltsgeräten erklärt wird.

In diesem Zusammenhang untersuchen Wissenschaftler das Verhalten von Nanopartikeln in der Atmosphäre und die Folgen ihrer Inhalation durch den Menschen. Als Ergebnis von Experimenten an Labornagern wurde eine hohe Empfindlichkeit der Epithelzellen des Atmungssystems gegenüber Nanopartikeln festgestellt, die sich in den Nasengängen von Versuchstieren ansammelten und Rhinitis und andere schwerere Krankheiten verursachten.

Nicht weniger Aufmerksamkeit wird auf die Problematik der Auswirkungen von Nanomaterialien auf die Umwelt gelenkt. Daher wurde eine Studie über das Umweltrisiko von fünf Haupttypen von Nanomaterialien durchgeführt, darunter Nanoröhren, Quantenpunkte und Buckyballs. Die Forscher identifizierten verschiedene Arten von Verschmutzungsrisiken für verschiedene technologische Vorgänge, einschließlich der Arzneimittelherstellung und der Ölraffination. Basierend auf den gewonnenen Daten kommt der Umweltschutzprofessor in dem Artikel zu dem Schluss, dass die Herstellung von Nanomaterialien weniger riskant ist als derzeitige industrielle Prozesse.

Nanopartikel, die in den Boden gelangen, verursachen keine spürbaren Schäden am Ökosystem. Es wurden eine Reihe von Experimenten durchgeführt, bei denen Fullerene in verschiedene Bodenarten eingebracht und anschließend ihr Verhalten und ihre Wirkung auf Mikroorganismen und Mineralien untersucht wurden. Fullerene sind sphärische Rahmenpolyeder, die aus regelmäßigen Fünfecken und Sechsecken mit Kohlenstoffatomen an den Ecken bestehen. Signifikante Veränderungen könnten für die Elemente pflanzlicher Nahrungsketten fatal sein. Die Beobachtungsergebnisse zeigten jedoch, dass es zu keiner negativen Dynamik kommt: Mikroorganismen leben und sind wohlauf, der Stoffhaushalt wird nicht beeinträchtigt.

Nanotechnologien tragen natürlich zum technologischen Fortschritt der Menschheit bei – Wissenschaftler berichten regelmäßig von neuen Erfolgen, die das Leben und Leben der Menschen zum Besseren verändern können. Mithilfe von Nanotechnologie entwickelt, können Nanopartikel bei der Behandlung von Krebs helfen, aber einige Nanopartikel können im Gegensatz dazu Krebs im menschlichen Körper verursachen. Titandioxid (TiO2)-Nanopartikel, die mittlerweile in vielen Lebensmitteln zu finden sind, reichern sich im Körper an und führen zu systemischen Erbschäden. Nanopartikel aus Titandioxid (TiO2) führen zum Bruch einzel- und doppelsträngiger DNA sowie zu Chromosomenschäden.

Einmal im Körper angekommen, reichern sich Titan-Nanopartikel in verschiedenen Organen an, da es keine Mechanismen für ihre Ausscheidung im Körper gibt. Aufgrund ihrer geringen Größe dringen sie leicht in Zellen ein und beginnen, ihre Elemente zu beeinflussen.

Der Umfang der Verwendung von Nanopartikeln bei der Herstellung von Kosmetika wächst jedes Jahr, und laut Hersteller ist daran nichts auszusetzen. Einige Ökologen nehmen eine andere Position ein. Die Verwendung von Nanopartikeln in Kosmetika ist laut australischen Vertretern der internationalen Umweltorganisation Friends of the Earth nicht weniger schädlich als Arsen- und Bleizusätze. In allen zufällig ausgewählten Produkttestgruppen fanden die Forscher Nanopartikel.

Nanotechnologie wird in der Kosmetik viel häufiger eingesetzt, als Verbraucher denken. Zusätzlich zum Vorhandensein von Nanopartikeln enthalten siebzig Prozent der getesteten Produkte chemische Verstärker, die das Eindringen von Nanopartikeln durch die Haut in den Blutkreislauf erleichtern. Viele bekannte Hersteller und Marken von Kosmetika sind Anschuldigungen nicht entgangen. Nanopartikel wurden in den Produkten von Clinic, Lacome, L'Oreal, Max Factor, Revlon, Yves San Laurent gefunden, obwohl sie in der Zusammensetzung nicht angegeben waren. Aber der Kosmetikhersteller Christian Dior hat nicht nur Nanopartikel in die Zusammensetzung aufgenommen die Produkte, sondern auch in der Zutatenliste gekennzeichnet.

Die Ergebnisse der Studie weisen deutlich auf die Gefahren neuer Kosmetika hin. 2009 führte die Europäische Union ein Gesetz ein, das vorschreibt, dass alle Sonnenschutzmittel, die Nanomaterialien und Nanopartikel enthalten, bis 2012 getestet werden müssen.

Dieser Fall ist bei weitem nicht das erste Mal, dass Umweltschützer und Wissenschaftler die Gefahr aufwerfen, die von der modernen Nanotechnologie ausgehen kann. Einige Wissenschaftler glauben insbesondere, dass das Auftreten von Nanopartikeln in der Atmosphäre im industriellen Maßstab das Erdklima verändern kann, und warnen auch vor den Gefahren des Verzehrs von Lebensmitteln, die mit Nanotechnologie hergestellt wurden.

Amerikanische Wissenschaftler haben eine beträchtliche Menge an Nanopartikeln in der Erdatmosphäre gefunden, die weiter zunimmt. Ihrer Meinung nach können Nanopartikel, die die Sonnenstrahlen reflektieren, das Klima auf dem Planeten ernsthaft verändern und eine weitere Eiszeit verursachen.

Nach neuesten Beobachtungen amerikanischer Wissenschaftler befindet sich in der Atmosphäre unseres Planeten bereits eine beträchtliche Menge an Nanopartikeln, die für das Auge unsichtbar sind, aber beide Wetterprozesse beeinflussen können.

Die Zahl der Nanopartikel in verschiedenen Teilen der Welt nimmt zu, aber warum dies geschieht, bleibt ein Rätsel. Wissenschaftler sind der Frage nachgegangen, wie Nanopartikel entstehen und wie ihre Anzahl zunimmt, wenn sie mit verschiedenen organischen Dämpfen interagieren.

Sie fanden jedoch heraus, dass einige Arten organischer Stoffe in der Atmosphäre schnell wachsen. Sie sammeln sich in großer Zahl und reflektieren das Sonnenlicht zurück ins All – eine Art umgekehrter Treibhauseffekt. Darüber hinaus stellen Wissenschaftler fest, dass die Ausbreitung von Nanopartikeln in der Luft Krankheiten wie Asthma, Emphyseme und andere Lungenerkrankungen verschlimmern kann.

Die Nanotechnologie kann in Zukunft eine bedeutende Rolle bei der Lösung vieler Probleme im Zusammenhang mit dem Umweltschutz spielen. Wir sprechen vor allem über den Einsatz von Nanogeräten in Systemen zur Erforschung und Kontrolle von Produkten und Abfällen verschiedener chemischer Industrien, über die Schaffung neuer "sauberer" Technologien mit einem minimalen Ausstoß gefährlicher Produktionsabfälle sowie über Recycling von Müll auf Deponien und Reinigung verschmutzter Gewässer. In Zukunft ist geplant, große Bereiche der Umwelt kontinuierlich zu überwachen und zu bearbeiten, um sie von kleinsten im Wasser enthaltenen Schadstoffpartikeln (Größe< 300 нм) и в воздухе (< 20 нм).

Es sollte auch berücksichtigt werden, dass nanostrukturierte Materialien selbst eine Umweltverschmutzung verursachen können, die die menschliche Gesundheit gefährdet. Umweltverschmutzung kann sowohl mit bestehender Technologie (z. B. Nanopartikel in Dieselabgasen) als auch mit neuen Stoffen oder technologischen Verfahren in Verbindung gebracht werden. In vielen Fällen Nanotechnologie sind neue Herstellungsverfahren und ihre potenzielle Umweltgefährdung muss sorgfältig bewertet werden.

Komplexe physikalisch-chemische Prozesse, an denen Nanostrukturen beteiligt sind, spielen eine bedeutende Rolle bei vielen Phänomenen, die die Isolierung, Freisetzung, Mobilität und Bioverfügbarkeit verschiedener Substanzen (nützlich und schädlich) in der Umwelt bestimmen. An den Schnittstellen zwischen natürlichen physikalischen und biologischen Systemen ablaufende Mikroprozesse bestimmen vielfältige Fragestellungen in Medizin und Biologie. Die Untersuchung der Dynamik nanostrukturspezifischer Prozesse in natürlichen Systemen wird es ermöglichen, die Mechanismen des Transfers und der biologischen Aufnahme von Stoffen nicht nur zu verstehen, sondern auch zur Verbesserung der ökologischen Situation zu nutzen.

In der Atmosphäre, in geologischen Gesteinen, in Gewässern und in biologischen Systemen kommt eine Vielzahl natürlicher Nanopartikel und nanostrukturierter Substanzen vor, deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit jedoch noch nicht systematisch untersucht wurden. In einigen Fällen (z. B. bei der Verwendung von Quarz- und Asbestfasern) wurden schädliche Wirkungen von Nanopartikeln festgestellt, in anderen scheinen die potenziellen Gefahren unbedeutend zu sein. Zudem ist zu berücksichtigen, dass Aerosole aus nanoskaligen Partikeln ständig an verschiedenen atmosphärischen physikalischen und chemischen Prozessen beteiligt sind.

Nanotechnologie haben bereits erhebliche Auswirkungen auf viele umwelt- und energiebezogene Branchen. Einige Beispiele solcher Technologien sind unten angegeben.

Reduzierung von Produktionsabfällen und Steigerung der Energieeffizienz

Die bemerkenswertesten Fortschritte wurden bei der Entwicklung neuer Katalysemethoden erzielt, bei denen die Verwendung von Reagenzien in Nanogröße in vielen Fällen eine deutliche Steigerung der Effizienz katalytischer Reaktionen (Geschwindigkeit, Ausbeute) sowohl in homogenen als auch in heterogenen Systemen ermöglicht hat. Die Verwendung von nanoskaligen Materialien (z. B. Aerogel oder Xerogel V205) in den Kathoden von Lithiumbatterien erhöht deren Kapazität, Lebensdauer und Lade-/Entladerate erheblich.

Umweltfreundliche Verbundwerkstoffe

Die Kompatibilität von Verbundwerkstoffen mit nanoskaligen Fremdeinschlüssen eröffnet die Möglichkeit, hochwertige Werkstoffe für spezielle Zwecke (z. B. für Filtrationsanlagen) herzustellen. Basierend auf solchen Verbundwerkstoffen können Systeme geschaffen werden, die sich durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, eine lange Lebensdauer, geringe Wartungs- und Reparaturkosten sowie eine geringe Umweltbelastung auszeichnen. Auf ihrer Basis ist es möglich, leichte und kleine Strukturen und Geräte herzustellen, die sich durch einen geringen Energieverbrauch auszeichnen. Komposit-Nanomaterialien zeichnen sich durch eine große Strukturvielfalt aus und können entweder sehr einfach (Stähle mit Einschlüssen von Oxiden oder Nitriden) oder sehr komplex (heterogene Verbundwerkstoffe mit vorgegebener, hochfunktionaler Struktur) sein.

Abfallrecycling

Von der Oxidation organischer Schadstoffe mit Hilfe von TiO2-Partikeln bis hin zur Bindung von Schwermetallatomen durch nanoskalige Absorber werden zunehmend nanostrukturierte Materialien in den Prozessen der Abfallverwertung und -entsorgung eingesetzt. Als Oxidationsmittel können in vielen Fällen strahlungsaktivierte Partikel (in Lösungen oder Aerosolen) eingesetzt werden. Kürzlich wurde entdeckt, dass UV-bestrahlte TiO2-Nanopartikel die Luft von einer Vielzahl von Schadstoffen reinigen können, darunter gefährliche organische Verbindungen, Zellen, Viren und giftige Chemikalien. Partikel in Nanogröße können nach entsprechender chemischer Behandlung ihrer Oberfläche (Bildung von Derivatverbindungen) mit Liganden oder Reagenzien effektiv Schwermetallatome binden oder kontaminierte Oberflächen passivieren. Außerdem wird davon ausgegangen Nanotechnologie wird es ermöglichen, chemische Produktionsprozesse so zu organisieren, dass dabei weniger Abfall entsteht. In der Oberflächenchemie werden Materialien mit speziell gestalteten nanostrukturierten Oberflächen untersucht, die sicherstellen, dass die erforderlichen Reaktionen mit minimaler Abfallmenge ablaufen.

Energieumwandlung

Die mit der Energieerzeugung verbundenen Prozesse (sowohl die direkte Erzeugung elektrischer Energie als auch die Gewinnung von zu transportierendem Kraftstoff) verursachen irreparable Umweltschäden. Nanosysteme können die Grundlage für die Energiegewinnung aus erneuerbaren Energiequellen bilden, bei deren Betrieb deutlich weniger gefährliche Abfälle anfallen. Ein Beispiel ist die Verwendung der oben erwähnten nanoskaligen oder mesoskaligen Materialien in Batterieelektroden oder Fahrzeugbrennstoffzellen.