Pada bulan Maret 2008, lebih dari seratus ilmuwan dari seluruh dunia bertemu di Swiss pada konferensi "nanoECO" untuk membahas dampak lingkungan dari nanopartikel yang disintesis. Meskipun nano-ekotoksikologi adalah bidang penelitian muda, hasil yang menarik dan penting telah disajikan. Tentu saja, fokusnya adalah pada masalah yang belum terpecahkan: bagaimana dan dalam jumlah berapa nanopartikel dari "produk nano" masuk ke lingkungan; apa yang akan terjadi, misalnya, tingkat pencemaran sungai, tanah; metode analisis apa yang dapat digunakan secara efektif?

Pertanyaan tentang penerapan metode penelitian sangat penting. H.Krug dalam laporannya menekankan bahwa data toksisitas karbon nanotube (CNT), bersama dengan pengotor logam yang ada di dalamnya (efek yang diakui), juga dapat dipengaruhi oleh reagen yang digunakan untuk eksperimen. in vitro! Dalam hal ini, kesimpulan tentang bahaya nanotube mungkin salah. Oleh karena itu, ketika menilai toksisitas, sangat penting untuk mengkarakterisasi dengan benar tidak hanya bahan nano itu sendiri, tetapi juga metode analisis yang digunakan dalam penelitian.

Kimia "hijau", energi "hijau"... Istilah-istilah ini muncul pada akhir abad terakhir dan segera menjadi sangat populer. Dalam beberapa tahun terakhir, minat pada teknologi hijau ramah lingkungan yang hemat sumber daya telah meningkat pesat, dan investasi di perusahaan teknologi hijau terus meningkat. "Nanoteknologi hijau" dikhususkan untuk laporan B.Karn. Nanoteknologi hijau, seperti yang penulis jelaskan, adalah cara untuk membuat dan menggunakan bahan nano dan produk nano tanpa merusak lingkungan dan kesehatan manusia. Jadi, di satu sisi, nanoteknologi hijau mengacu pada produksi bahan nano dan produk menggunakan prinsip-prinsip kimia hijau dan teknologi hijau (yang memperbaiki lingkungan secara tidak langsung), dan di sisi lain, penciptaan produk nano yang terlibat langsung dalam pemecahan masalah. masalah masa lalu, sekarang dan masa depan, terkait dengan perlindungan alam dan kesehatan manusia (misalnya, sorben untuk pengolahan air limbah atau air minum, katalis baru, sistem energi).

Hasil simulasi komputer dari pengangkutan tiga jenis nanopartikel yang paling umum (nano-Ag, nano-TiO 2 dan CNT), yang disajikan dalam laporan ilmuwan Swiss B.Nowack dan N.Mueller, ternyata sangat menarik. bahwa mereka sepenuhnya diterbitkan dalam jurnal "Environmental Science & Technology" dan dikomentari dalam Nature Nanotechnology edisi Juni. Mari kita pertimbangkan mereka secara lebih rinci.

Nanopartikel Ag dan TiO2 adalah yang paling banyak digunakan dalam produk konsumen. Nano-perak diyakini memiliki sifat antimikroba, antijamur dan manfaat lainnya, dan nano-TiO 2 diproduksi dalam jumlah besar untuk digunakan dalam pembersihan sendiri, antifouling, pelapis dan cat antimikroba, dan kosmetik sebagai penyerap UV (hanya Australia yang memiliki lebih banyak 300 produk perlindungan matahari terdaftar yang mengandung nanopartikel TiO2). Bahan nano ketiga yang dipelajari - tabung nano karbon - tidak perlu diperkenalkan kepada pembaca reguler kami.

Model tersebut menggunakan data input berikut: perkiraan produksi global, konsentrasi nanopartikel dalam berbagai produk, hasil nanopartikel dari produk, dan parameter aliran ke lingkungan (dari insinerator limbah, tempat pembuangan akhir, dan/atau instalasi pengolahan air limbah) dan antar area (udara, air tanah). Seluruh siklus penggunaan produk yang mengandung nanopartikel dipertimbangkan, mulai dari produksi hingga pembuangan. Jenis model ini umumnya digunakan dalam menentukan paparan produk kimia.

Penulis membuat penilaian risiko untuk tiga area lingkungan - air (sungai dan danau), udara, tanah di Swiss (Gbr. 1). Dua skenario dipertimbangkan - realistis ( RE - realistis) berdasarkan informasi yang tersedia, dan yang terburuk ( HE - eksposur tinggi) berdasarkan perkiraan yang menunjukkan konsentrasi yang lebih tinggi. Hasilnya dibandingkan dengan nilai yang, menurut studi toksikologi, tidak menyebabkan efek samping ( PNEC - prediksi konsentrasi tanpa efek). Risiko dinyatakan sebagai rasio konsentrasi lingkungan yang diprediksi PEC ( PEC - perkiraan konsentrasi lingkungan) ke PNEC. Bahan yang rasio ini kurang dari satu dianggap aman.

Gambar.1. Kemungkinan distribusi nanomaterial di lingkungan (udara; tanah, vegetasi; tanah tertutup vegetasi; air; sedimen)

Sayangnya, tidak mungkin menemukan daftar semua produk yang mengandung nanopartikel. Banyak produsen tidak menginformasikan tentang ketersediaannya. Kemungkinan situasi akan berubah menjadi lebih baik di tahun-tahun mendatang, tetapi untuk saat ini, penulis menggunakan parameter untuk analisis, beberapa di antaranya disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Parameter yang digunakan dalam simulasi transportasi nanopartikel di Swiss

partikel nano	Kategori Produk	% dari total	Metode pemilihan	%	Area pemilihan
Nano-Ag	tekstil	10	abrasi sedang digunakan cuci abrasi pembuangan penguraian	5	udara Pembersihan saluran air pembakaran sampah sistem kehidupan sistem kehidupan sistem kehidupan
	kosmetik	25	penggunaan pembuangan	95	Pembersihan saluran air pembakaran sampah
	aerosol pembersih	15	penggunaan pembuangan abrasi	95	udara, limbah, tanah pembakaran sampah Pembersihan saluran air
	produk logam	5	pembuangan penguraian abrasi	47,5	sistem kehidupan pembakaran sampah sistem kehidupan Pembersihan saluran air
	plastik	10	pembuangan penguraian	50	pembakaran sampah sistem kehidupan tanah, air limbah
			penguraian pembuangan	45	sistem kehidupan tempat pembuangan
nano-TiO2	plastik	2	abrasi pembuangan	5	udara, air limbah pembakaran sampah
	kosmetik	60	penggunaan pembuangan	95	air limbah, air pembakaran sampah
	pelapis	2	penggunaan pembuangan	95	limbah, udara pembakaran sampah
	logam	1	abrasi pembuangan	5	air limbah sistem kehidupan pembakaran sampah
	penyimpanan/ produksi energi	10	pembuangan	25	pembakaran sampah sistem kehidupan
		25	pembuangan	50	air limbah, tanah tempat pembuangan
UNT	plastik, olahraga Peralatan	50	abrasi pembuangan	5	udara pembakaran sampah
	elektronik, baterai	50	mendaur ulang pembuangan	40	sistem kehidupan pembakaran sampah tempat pembuangan
			ekspor	50	sistem kehidupan

Meja 2 nilai PEC yang diperoleh untuk dua skenario (RE dan HE) ditampilkan.

Tabel 3

	Penilaian risiko (PEC/PNEC) di lingkungan
	Nano-Ag		Nano - TiO2		UNT
	ULANG	DIA	ULANG	DIA	ULANG	DIA
Udara	tidak ada	tidak ada	0,0015	0,004	1,5x10 -5	2.3x10 -3
Air	0,0008	0,002	>0,7	>16	0,005	0,008
Tanah	tetapi	tetapi	tetapi	tetapi	tetapi	tetapi

tetapi– tidak ditentukan karena kurangnya data ekotoksikologi

Seperti yang dapat dilihat dari Tabel. 2, nilai PEC untuk CNT adalah yang terendah (walaupun, tentu saja, situasinya dapat berubah di masa depan dengan peningkatan produksi). Kandungan udaranya rendah untuk ketiga jenis nanopartikel. Partikel nanosilver dan nanotitanium oxide banyak ditemukan di air dan tanah, sedangkan kandungan nano-Ag 20–200 kali lebih rendah dari nano-TiO 2 . CNT praktis tidak masuk ke air.

Berdasarkan nilai PEC yang diperoleh, sekarang dimungkinkan untuk menentukan nanopartikel mana yang menimbulkan risiko terbesar dan di mana (Tabel 3).

Hasil simulasi menunjukkan bahwa saat ini, CNT tidak menimbulkan risiko bagi lingkungan. Bagian utama dari produk yang mengandung nanotube didaur ulang atau berakhir di pabrik insinerasi limbah, di mana CNT hampir habis terbakar dengan adanya oksigen (suhu di pabrik sekitar 850 o C). Tetapi rasio PEC/PNEC untuk nano-TiO 2 dalam air mendekati satu atau bahkan lebih, menunjukkan risiko yang signifikan.

Tentu saja, ini adalah hasil awal. Misalnya, transformasi, degradasi, dan bioakumulasi nanopartikel tidak sengaja dipertimbangkan, meskipun proses ini dapat memainkan peran penting. Emisi dari lokasi produksi tidak diperhitungkan. Namun demikian, hasilnya memberikan penilaian risiko dan dapat berfungsi sebagai titik awal untuk studi lebih lanjut, yang antara lain akan lebih sepenuhnya mencerminkan sifat spesifik nanopartikel.

• 1.nanoECO. Nanopartikel di Lingkungan. Implikasi dan Penerapan 2–7 Maret 2008 Centro Stefano Franscini Monte Verità Ascona, Swiss
• 2.H.F. Krug et al., nanoECO Book of Abstracts 2–7 Maret 2008, hal.53
• 3. B. Karn. nanoECO Book of Abstracts 2–7 Maret 2008, hal.77
• 4. N. Mueller, B. Nowack., Lingkungan. sci. teknologi. 42, 4447 (2008)
• 5. M. Scheringer, Nature Nanotechnol.3, 332 (2008)

Teks karya ditempatkan tanpa gambar dan rumus.
Versi lengkap dari karya tersebut tersedia di tab "File Pekerjaan" dalam format PDF

1. Perkenalan.

Dapat diasumsikan bahwa penghapusan total efek berbahaya dari aktivitas manusia terhadap lingkungan dapat dicegah.

Pertama, dengan menjenuhkan ekosfer dengan robot-robot tertib molekuler yang mengubah kotoran manusia menjadi bahan mentah.

Kedua, dengan mentransfer industri dan pertanian ke metode nanoteknologi non-limbah.

Masalah ekologi telah menduduki umat manusia sejak zaman kuno. Dan dengan pertumbuhan kemajuan, masing-masing, pencemaran lingkungan, masalah lingkungan menjadi lebih penting. Baru-baru ini, mereka semakin berusaha menyelesaikannya dengan bantuan nanoteknologi.

Nanoteknologi adalah bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang berhubungan dengan seperangkat metode penelitian teoritis dan praktis, analisis dan sintesis, dan metode untuk membuat dan menggunakan produk yang memiliki struktur atom tertentu. Produksi produk semacam itu dilakukan dengan manipulasi terkontrol dari molekul dan atom individu. Penggunaan nanoteknologi membantu mengurangi pencemaran lingkungan secara signifikan. Metode nanoteknologi digunakan di berbagai bidang di banyak negara di dunia.

Namun, nanoteknologi adalah ilmu baru, dan, terlepas dari kelebihan dan kelebihannya, nanoteknologi juga menimbulkan kekhawatiran. Namun, medali apapun selalu memiliki dua sisi.Oleh karena itu, meskipun banyak efek positif yang jelas dari nanoteknologi pada kehidupan orang modern, nanopartikel juga dapat menyebabkan kerusakan ketika digunakan di beberapa industri. Nanoteknologi sekarang digunakan di hampir semua bidang kehidupan modern. Nanopartikel digunakan, misalnya, bahkan dalam kosmetik dan wewangian. Misalnya, nanopartikel titanium oksida ditemukan di beberapa tabir surya. Nanopartikel ini menyerap radiasi ultraviolet dengan efisiensi tinggi, yang tidak diragukan lagi membuat krim semacam itu jauh lebih efektif daripada yang konvensional. Namun, penelitian selanjutnya dilakukan yang menunjukkan bahwa, misalnya, nanotube karbon memiliki efek merugikan pada tikus. Karbon nanotube, masuk ke paru-paru tikus, menyebabkan gangguan parah, dan kemudian dibawa oleh darah ke seluruh tubuh.

Masalah utamanya adalah nanopartikel benar-benar menembus semua filter pembersih yang ada saat ini. Oleh karena itu, dengan semakin aktifnya penggunaan nanoteknologi, akan terjadi semacam revolusi dalam ekologi. Filter khusus akan dibuat untuk menjebak nanopartikel.

Karena teknologi nano tampaknya membuat hidup lebih mudah bagi seseorang, dapat diasumsikan bahwa, pertama, teknologi nano tidak akan digunakan di semua industri, tetapi hanya di tempat yang diperlukan. Dan, kedua, dampak negatif nanopartikel akan segera dipelajari dan metode perlindungan baru akan ditemukan.

Tempat nanoteknologi di antara cabang-cabang ilmu pengetahuan

2. Bagian utama

2.1 Sejarah nano

Teknologi menentukan kualitas hidup kita masing-masing dan kekuatan negara tempat kita hidup.

400 SM filsuf Yunani Democritus pertama kali menggunakan kata "atom";

1704 Isaac Newton - asumsi tentang studi "misteri sel darah";

1959 Richard Feyman - asumsi pergerakan mekanis atom tunggal;

1974 Norio Taniguchi pertama kali menggunakan istilah "nanoteknologi";

1980 Eric Drexler menggunakan istilah tersebut.

2.2 Masalah ekologi.

2.2.1 Masalah ekologi akibat nanoteknologi.

Di zaman kita, hanya orang malas yang tidak membicarakan prospek nanoteknologi. Siapapun yang tertarik dengan topik ini akan langsung menemukan informasi tentang fullerene dan quantum dot, tentang nanotube, yang 60 kali lebih kuat dari baja dan dapat bertahan pada suhu 2500 derajat dan tekanan 6000 atmosfer. Puluhan artikel analitik telah ditulis tentang keuntungan fantastis produk nanoindustri. Tentang bahaya yang tidak terduga juga. Karena ukuran dan sifatnya yang unik, nanopartikel dalam produk manufaktur memerlukan studi yang cermat - apakah mereka dapat memasuki tubuh manusia, dan jika demikian, berapa lama mereka akan bertahan di sana. Selain itu, perlu untuk mempelajari perilaku dan pergerakan nanopartikel di lingkungan dan, yang paling penting, apakah bahan-bahan ini akan mempengaruhi kesehatan manusia dan keadaan alam.

Masalah lain adalah studi tentang perilaku nanopartikel dalam air. Saat ini, masalah ini kurang berkembang. Masalah ini diperumit oleh fakta bahwa studi yang komprehensif diperlukan pada kemampuan setiap jenis tanah atau filter buatan untuk mempertahankan nanopartikel tertentu. Masalah ini saat ini sedang diselidiki oleh para ilmuwan dari Institut Teknologi Georgia (Georgia Institute of Technology). Mereka melakukan serangkaian percobaan, di mana air yang mengandung fullerene dilewatkan melalui labu yang diisi dengan pasir, tanah, mikrogranul kaca dan bahan lainnya. Ternyata pasir menyimpan hingga 80% nanopartikel, tetapi para ilmuwan juga sampai pada kesimpulan bahwa filtrasi dipengaruhi oleh komposisi air. Kehadiran asam humat atau surfaktan di dalam air akan memungkinkan nanopartikel melewati pasir dengan bebas.

Secara umum, gambaran yang muncul berdasarkan analisis data penelitian memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa nanoteknologi tidak berbahaya seperti yang diperkirakan: nanopartikel tidak meracuni bumi dan air, dan masuknya mereka ke dalam tubuh tidak fatal dan dapat dibatasi oleh sistem filtrasi. Sejarah masalah lingkungan dan sosial nanoteknologi bukanlah hal baru - ide serupa muncul beberapa ratus tahun yang lalu.

Anda tentu saja tidak boleh mempertimbangkan masa depan teknologi yang cerah dan kacau. Pemahaman yang benar tentang proses nano dan efek samping, pembuatan sistem penyaringan generasi berikutnya, pembatasan produsen yang tidak bermoral dan teroris hanyalah beberapa item dalam daftar tugas yang harus kita selesaikan. Namun, kita harus menyadari bahwa manfaat menggunakan nanoteknologi akan lebih besar daripada kemungkinan kesulitan dalam implementasinya.

Para ilmuwan dari Universitas Purdue di Amerika Serikat telah menyimpulkan bahwa partikel nano yang masuk ke dalam tanah tidak akan menyebabkan kerusakan yang nyata pada ekosistem. Sejumlah percobaan dilakukan di mana fullerene ditempatkan di berbagai jenis tanah dan kemudian perilaku dan pengaruhnya terhadap mikroorganisme dan mineral diselidiki. Mari kita ingatkan pembaca kita bahwa fullerene adalah bingkai polihedra bulat yang terdiri dari segi lima biasa dan segi enam dengan atom karbon di simpul. Perubahan yang signifikan bisa berakibat fatal bagi unsur-unsur rantai makanan tumbuhan. Namun, hasil pengamatan menunjukkan bahwa itu tidak menghasilkan dinamika negatif: mikroorganisme hidup dan sehat, keseimbangan zat tidak terpengaruh.

Masalah global lainnya mungkin adalah keberadaan nanopartikel di atmosfer. Menurut ilmuwan Amerika, partikel-partikel ini, yang memantulkan sinar matahari, dapat mengubah iklim di planet ini, memicu zaman es lagi. Sudah ada informasi tentang dampak signifikan mereka terhadap kondisi cuaca, dan tidak selalu positif.Salah satu pertanyaan yang diajukan oleh para ilmuwan dan orang biasa, terutama penduduk kota besar, adalah udara yang kita hirup. Bukan rahasia lagi bahwa kehadiran sejumlah besar penyakit bronkitis kronis dan asma, termasuk kasus bawaan penyakit ini, dijelaskan oleh emisi beracun dan tercemar ke atmosfer perusahaan industri dan perangkat rumah tangga. Gambaran dunia di mana, agar tidak mati karena kanker paru-paru pada usia 30 tahun, Anda perlu bernapas melalui filter, yang digambarkan oleh Stephen King dalam "Running Man" tidak begitu fantastis.

2.2.2 Masalah ekologi akibat manusia.

Konsekuensi dari masalah lingkungan karena manusia

Pemanasan global

Salah satu masalah lingkungan yang paling penting adalah peningkatan jangka panjang dalam suhu rata-rata atmosfer planet kita. Untuk periode 1960-2000. nilai ini meningkat sekitar 0,5, dan pertumbuhan ini menjadi sangat stabil pada 1980-an. Para ilmuwan yakin bahwa alasan utama peningkatan ini adalah jumlah bahan bakar yang terus meningkat (batubara, minyak, dll.), pabrik industri, mobil, dll. Ini adalah produk pembakaran (karbon dioksida, metana, dll.) dan interaksinya dengan radiasi matahari yang merupakan faktor utama dalam pertumbuhan suhu atmosfer (efek rumah kaca).

Oleh karena itu, untuk waktu yang lama masalah utama ekologi adalah mengurangi tingkat konsumsi bahan bakar fosil (minyak dan batu bara), yang juga harus mengurangi jumlah karbon monoksida dan produk pembakaran lainnya yang dipancarkan ke atmosfer. Oleh karena itu, pencarian sumber energi alternatif dan pengembangan metode konservasi dan transfer energi yang efisien (misalnya, pembuatan baterai surya dan sel bahan bakar jenis baru) telah menjadi tugas ilmiah dan teknis yang penting. Baru-baru ini, menjadi jelas bahwa penggunaan nanotube karbon dapat menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam efisiensi konverter energi surya yang ada. Selain itu, ditemukan bahwa nanotube karbon dapat menyerap hidrogen dalam jumlah besar dengan sangat efisien, yang segera mengintensifkan berbagai penelitian terkait dengan pengembangan sel bahan bakar, baterai, dan sejenisnya.

Penghancuran lapisan ozon.

Masalah lingkungan penting lainnya adalah pelestarian lapisan ozon atmosfer, yang terletak di ketinggian sekitar 20 kilometer dan memainkan peran yang sangat penting dalam melindungi permukaan planet dari radiasi ultraviolet dari matahari. Diketahui bahwa dalam beberapa tahun terakhir lapisan ozon dihancurkan di bawah pengaruh banyak bahan kimia yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Peran utama dalam proses penghancuran lapisan ozon dimainkan oleh freon, yang bukan "alami", tetapi produk buatan dan diproduksi oleh industri kimia untuk berbagai keperluan (aerosol, pendingin, unit pendingin udara, dll.).

Penurunan 1% pada lapisan ozon segera menyebabkan peningkatan kejadian kanker kulit sebesar 3-6% dan leukemia sebesar 1%. Penurunan 10% pada lapisan ozon akan memiliki konsekuensi bencana, karena, menurut beberapa perkiraan, jumlah penderita kanker kulit akan segera meningkat sebesar 20%, dan jumlah penderita leukemia sebanyak 1,6-1,7 juta orang. Selama sekitar 10 tahun, telah terjadi perusakan lapisan ozon yang nyata, yang oleh para ilmuwan dikaitkan dengan meningkatnya pelepasan berbagai senyawa freon ke atmosfer. Solusi terbaik untuk masalah ini, tentu saja, adalah larangan total penggunaan freon, tetapi ini tidak realistis, dan di zaman kita ada pencarian intensif untuk zat yang dapat menggantikan freon di berbagai aplikasi. Teknologi nano dapat memberikan metode yang cukup efektif untuk memecahkan masalah ini.

hujan asam

Masalah lingkungan yang sangat serius bagi banyak negara (dan terutama untuk Jepang) adalah apa yang disebut hujan asam (yaitu, hujan di mana asam sulfat dan asam klorida jatuh bersama dengan air). Penyebab terjadinya hujan tersebut adalah banyaknya limbah dari produksi industri gas buang mobil yang masuk ke atmosfer. Limbah tersebut dapat membentuk berbagai sulfur dan nitrogen oksida di awan hujan (), yang bereaksi dengan uap air, menghasilkan larutan asam yang lemah, bukan hujan.

Bagi Jepang, hujan asam seperti itu telah menjadi masalah sejak akhir 1990-an. Menurut statistik yang berkaitan dengan wilayah tengah Jepang, jumlah penyakit pernapasan meningkat tajam selama periode ini, meskipun perlu dicatat bahwa pada awal tahun 1974 di wilayah Tohoku, selama hujan asam, tambahan 30.000 pasien tercatat mengeluhkan gangguan penglihatan. kelainan dan penyakit kulit.

Cara paling radikal untuk memerangi hujan asam adalah transisi ke sumber energi baru yang tidak terkait dengan pembakaran minyak, batu bara, dll. Nanoteknologi membuka prospek yang luas untuk meningkatkan efisiensi.

2.2.3 Memecahkan masalah lingkungan dengan bantuan nanoteknologi.

nanoteknologi hijau.

Nanoteknologi memiliki potensi untuk mengubah proses manufaktur dalam dua cara. Pertama, dengan cepat mengurangi limbah produksi dan meningkatkan efisiensinya. Kedua, melalui penggunaan nanomaterial sebagai katalis, yang akan meningkatkan efisiensi proses produksi dan menghilangkan bahan beracun dan kotor, serta produk akhir.

Teknologi nano "hijau" adalah teknologi yang menggunakan proses kimia dan teknologi yang ramah lingkungan. Idealnya, nanoteknologi hijau harus meningkatkan proses manufaktur, persyaratan material, prosedur kimia, dan mengganti zat dan proses yang tidak aman saat ini. Ini akan mengurangi biaya energi dan material.

Pentingnya kimia "hijau" dan teknologi "hijau" dihargai pada tahun 2005, ketika Hadiah Nobel Kimia "atas kontribusinya pada pengembangan metode metatesis dalam sintesis organik" diberikan kepada Robert Grubbs dari California Institute of Technology (AS), Richard Schrock dari Massachusetts Institute of Technology (AS) dan Yves Chauvin dari Petroleum Institute (Prancis). Metatesis berarti "pergantian" sepasang ikatan kimia, di mana terjadi penataan ulang atom, yaitu, kerangka karbon dari satu atau dua molekul berubah.

SOLUSI HIJAU UNTUK KOTA MASA DEPAN

Tidak ada aturan internasional untuk bangunan hijau. Setiap orang memecahkan masalah menghemat sumber daya dan mengurangi emisi gas rumah kaca dengan cara mereka sendiri. Majalah National Geographic mengambil sepuluh contoh mencolok tentang hal ini (3 contoh di bawah):

1) Singapura.

Di Singapura, terdapat Gardens by the Bay yang unik, seluas 1 juta m². Kompleks ini dibuat tidak hanya untuk kecantikan dan relaksasi, tetapi juga untuk mengekang efek panas berlebih lokal.

Tempat sentral diberikan ke atrium kaca, di mana terdapat sekitar 220 ribu spesies vegetasi (80% spesies tanaman dunia, menurut National Park Board of Singapore).

Di luar, ada rerimbunan 18 "pohon super" - taman vertikal setinggi 50 m, yang mengumpulkan air hujan, menyaring gas buang dan mendaur ulang energi matahari, menerangi diri mereka sendiri di malam hari.

Efek overheating lokal terjadi di kota-kota karena fakta bahwa trotoar, aspal dan beton menyerap panas. Menurut Badan Perlindungan Lingkungan AS, suhu tahunan rata-rata di jutawan adalah sekitar 3 lebih tinggi daripada di daerah pedesaan tetangga. Efeknya mencapai puncaknya pada hari-hari terpanas di musim panas karena meluasnya penggunaan AC.

Nilai vegetasi di daerah perkotaan melampaui pendinginan dan naungan. Penanaman di perkotaan membantu meningkatkan kualitas udara dan air melalui mekanisme penyaringan alami. Sebagai contoh, penelitian terbaru menunjukkan bahwa rumput, tanaman merambat, dan tanaman lain (bukan hanya pohon) dapat mengurangi nitrogen dioksida dan partikel di udara masing-masing sebanyak 40% dan 60%.

2) New York

"Tongkang sains", yang dapat ditemukan di Sungai Hudson di New York, adalah ruang kelas sekolah dan rumah kaca. Didukung oleh tenaga surya, angin, dan bahan bakar nabati, tongkang, yang dibangun pada tahun 2007, menawarkan emisi gas rumah kaca nol. Sayuran ditanam menggunakan hidroponik, tanaman mendapatkan semua nutrisi yang mereka butuhkan dari air: tanah yang baik (dan tanah pada umumnya) tidak mudah ditemukan di daerah perkotaan. Untuk irigasi, air hujan dan air sungai yang dimurnikan, pestisida dilarang. The New York Sun Works datang dengan tongkang sebagai prototipe untuk taman mandiri yang dapat didirikan di atap sebuah bangunan.

Desa ramah lingkungan pertama di Inggris dibuka di London pada tahun 2002. Kompleks BedZED terdiri dari ratusan kunjungan rumah dan kantor. Taman atap, bahan bangunan daur ulang, insulasi termal yang efektif, daur ulang yang lebih cepat, jarak yang sangat dekat antara rumah dan kantor, semuanya berkontribusi pada pengurangan jejak karbon pemukiman ini dibandingkan dengan kota biasa.

Dewan Nanoteknologi Internasional

Pada tahun 2004, para penggemar mendirikan organisasi internasional - Dewan Internasional Nanoteknologi (ICON), yang mengumpulkan dan menyebarkan semua informasi yang tersedia tentang nanoteknologi. Anggota organisasi ini mencoba mengevaluasi keuntungan dan kerugian nanoteknologi (misalnya risiko lingkungan) dan menyebarkan informasi tentangnya.

2.2.4 Solusi nanoteknologi kimia dari masalah tersebut.

Permukaan yang membersihkan sendiri

Permukaan seperti itu disebut nanograss, itu adalah satu set kawat nano paralel (nanorods) dengan panjang yang sama, terletak pada jarak yang sama satu sama lain.

Membersihkan sendiri permukaan yang lembut dari partikel kotoran disebut “efek lotus”.

Aplikasi:

Permukaan dan pelapis yang membersihkan sendiri

Senyawa molekuler bentuk alotropik karbon.

Senyawa molekul alotropik berupa karbon berupa polihedra tertutup. Sebuah molekul fullerene terdiri dari 60 atom karbon. Diameter C60 adalah sekitar 1 nm.

Aplikasi:

cat tahan api;

berlian buatan;

obat baru;

Baterai.

titanium oksida

Titanium oksida memiliki aktivitas katalitik yang kuat. Dengan adanya radiasi ultraviolet, ia memecah molekul air menjadi radikal bebas.

Aplikasi:

Pemurnian air, udara, berbagai permukaan dari senyawa organik;

Kacamata pembersih diri

3. Kesimpulan.

Saya punya ide bagaimana membangun pabrik pemurnian yang akan memurnikan udara di seluruh dunia.

Sebagai contoh, saya akan menyebutkan gedung-gedung yang akan dibangun di tengah, di samping polutan dan di pinggiran kota, di mana kondensor khusus akan dipasang dan sejumlah besar tanaman akan ditanam yang akan menjernihkan udara.

pabrik pemurnian

Generator Pabrik Pemurnian

Contoh dan proses generator primitif:

Deskripsi pengoperasian generator di pabrik pemurnian.

Ketika arus searah dihidupkan dalam air, reaksi berikut terjadi:

Distribusi fasilitas perawatan

Ada kemungkinan bahwa beberapa bahan baru dapat menimbulkan risiko bagi produsen dan konsumen, serta masyarakat dan lingkungan. Oleh karena itu, para ilmuwan berusaha untuk mempelajari potensi risiko yang terkait dengan nanoteknologi baru dengan cermat dan selengkap mungkin untuk menjamin keamanan penggunaannya.

Perkembangan nanoteknologi terus berlanjut dan sangat mungkin umat manusia akan benar-benar menyelesaikan masalah global dengan bantuan mereka.

Daftar sumber dan literatur yang digunakan.

https://www.nps.gov/index.htm National Park Service

http://korrespondent.ru

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

NANO? Sangat mudah!//RUSNANO [Sumber daya elektronik]. - Elektron. majalah - 2012. - Mode akses: http://popular.rusnano.com/

Krutko VN Masalah penilaian risiko nanoteknologi: aspek metodologis / VN Krutko, EV Pucillo, A. Ya. Chizhov // Vestn. Ros. Universitas Persahabatan Rakyat. Ser. Ekologi dan keamanan aktivitas kehidupan. - 2014. - No. 4. - S. 55-61. - Daftar Pustaka: 5 judul.

Dugin G.S. Nanoteknologi dan kemungkinan dampak negatifnya terhadap lingkungan / G.S. Dugin // Masalah keamanan dan situasi darurat. - 2009. - No. 5. - S. 33-37. - Daftar Pustaka: 7 judul.

Galchenko Yu. P. Nanopartikel teknogenik sebagai faktor lingkungan non-periodik / Yu. P. Galchenko //Ekol. sistem dan perangkat. - 2014. - No. 1. - S. 18-22. - Daftar Pustaka: 5 judul.

Nanoteknologi dalam dekade berikutnya / Ed. MK Roco, R.S. Williams, P. Alivisatos. M., 2012.

Ibragimov I. M. Penerapan nanoteknologi untuk perlindungan lingkungan / I. M. Ibragimov, E. A. Perfilova // Izv. akad. pesta ekologi. - 2015. - No. 3. - S. 76.

Nanoteknologi bagi saya terutama a) berbagai sensor dan b) komputer dengan konsumsi daya rendah dan daya komputasi tinggi.

Dalam lima tahun, akan ada kemajuan besar dalam sensor semua indera, dan dalam versi seluler. Teknologi militer akan sangat cepat dimiliki oleh banyak orang - di ponsel kamera, telenetbook, dan perangkat aneh lainnya. Matriks optik canggih, optik canggih, mekanik canggih untuk semua ini untuk secara instan memfokuskan dan melacak subjek, daya komputasi besar untuk pemrosesan video, memori tanpa dasar yang akan menelan aliran video apa pun dan menyimpannya dengan hati-hati, sistem torrent terdistribusi yang akan mengirimkan semua video untuk mereka yang tertarik. Keripik penciuman yang mencium segala sesuatu yang menarik bagi pemiliknya, dan yang akan dilengkapi dengan setiap ponsel kamera, pembaca buku, dll. GPS yang ada di mana-mana dan navigasi Galileo. Internet di mana-mana, "koneksi permanen". Mikrofon yang dapat didengar dari jarak jauh. Hapus bidikan melalui kabut apa pun. Saya terus-menerus menulis tentang inovasi teknologi semacam itu di jurnal saya (dan sekarang saya bahkan tidak memberikan tautan, itu semua terjadi). Dan semua ini adalah nanoteknologi.

Pemberdayaan lebih lanjut (mengubah setiap lamer individu menjadi pro yang keren). Memberdayakan adalah ketika saya sekarang memiliki 200g tergantung di ikat pinggang saya. kamera siap memotret HD. Dan dalam lima tahun, hampir semua orang akan memilikinya, dan mereka yang sangat tertarik akan memiliki kamera format Micro Four Thirds generasi ketiga. Mengapa penting bahwa itu menjadi HD? Karena itu adalah pita lebar yang emosional. Di sisi lain, hanya sedikit mata-mata yang memiliki peralatan seperti yang dimiliki remaja mana pun dengan ponsel saat ini. Ekstrapolasi ini untuk lima tahun lagi. Semua warga akan dibekali sebagai jurnalis yang ingin melakukan investigasi jurnalistik yang keren. Analisis DNA dalam lima sampai sepuluh tahun tidak akan lagi menjadi masalah. Analisis silsilah anjing, burung, serta kerabat dan politisi Anda yang lewat. Semua ini adalah nanoteknologi.

Terus? Sekarang di Rusia, surat kabar dengan bebas menerbitkan informasi tentang politisi, karena itu di negara-negara yang layak, politisi ini tidak lagi seperti itu. Tetapi di Rusia mereka tidak berhenti. Dan tidak semua politik bersifat publik.

Poin pertama saya: pemberdayaan membuat semua kebijakan menjadi publik, bahkan jika pengungkapan pemerintah cenderung nol. Orang-orang ingin tahu dan cenderung berbagi informasi. Nanoteknologi akan dengan cepat mengurangi biaya penggalian informasi yang menarik.

Anehnya, saya percaya bahwa pemberdayaan (ketika satu orang dengan bantuan teknologi mulai bekerja dengan produktivitas yang sama sebagai tim) sekarang berlangsung dengan kecepatan yang jauh lebih cepat daripada teknologi membantu berbagai kelompok oleh minat. Termasuk kelompok kepentingan politik. Semua "jejaring sosial" ini berada di awal perjalanan mereka, karena jejaring sosial harus didasarkan pada teknologi broadband emosional. Video, audio, 3D. Di jejaring sosial, dunia virtual belum menunjukkan diri mereka dengan cara apa pun. Masih tidak mungkin untuk masuk ke dunia virtual dengan gambar Anda sendiri, Anda membutuhkan avatar. Anda tidak dapat mengadakan pertemuan keluarga jarak jauh dengan teknologi Cisco Telepresence yang sama dengan yang diberikan oleh dewan direksi beberapa perusahaan besar (ingat apa yang Cisco jual dalam teknologi ini: orang seukuran aslinya, kontak mata, suara tanpa penundaan dan dari kanan arah, kemampuan untuk mempertahankan perilaku standar di dalam ruangan selama pertemuan).

Teknologi webinar suram, kelambatan merusak diskusi normal. Dalam layanan jejaring sosial asinkron, belum ada dukungan organisasi (setidaknya dalam lingkup pelacakan masalah versi dasar Trac) - tidak ada yang dapat mempercayakan apa pun kepada siapa pun, dan kemudian memeriksa eksekusi (maksud saya teori tindakan komunikatif Habermas ). Tapi itu biasa. Perangkat lunak, seperti biasa, tertinggal. Untuk peralatannya hampir siap: kamera tidak memerlukan pencahayaan khusus, layar dibuat dengan lampu sorot saku dari dinding mana pun, lalu lintas Internet, setelah beberapa batasan yang tak terhindarkan, akan meledak lagi ke awan. Dalam lima hingga sepuluh tahun, peralatan ini akan berharga satu sen, dan perangkat lunaknya akan tetap gratis, seperti sekarang ini.

Dan kemudian skenario menarik mungkin terjadi, seperti yang kami amati di India selama likuidasi rezim kolonial. Hanya skenario ini yang tidak akan berada pada skala negara, melainkan lokal. Tetapi di pusat skenario ini, hanya sedikit yang tampak bagi siapa pun, karena itu akan menjadi semacam hukuman mati tanpa pengadilan. Ini adalah hukuman mati tanpa pengadilan: Saya sama sekali tidak mengklaim bahwa teknologi akan memberi jalan kepada sifat-sifat terbaik dari sifat manusia. Mekanisme di sini persis sama seperti di Maneki-neko yang terkenal, http://zhurnal.lib.ru/4/40_s_z/maneki.shtml, tetapi setiap masyarakat akan menerima dari teknologi ini apa yang pantas mereka terima sejauh kebiadabannya. .

Meskipun masyarakat biadab akan memiliki lebih banyak kesempatan untuk menjadi kurang biadab: teknologi baru terutama bersifat informasional, mereka terutama mempromosikan proses pendidikan, dalam bentuk apa pun yang menyimpang (diskusi tentang situasi yang sangat tidak sedap dipandang) proses pendidikan ini berlangsung. Politik adalah, pertama-tama, pendidikan massa, terlebih lagi, melalui program-program pendidikan yang kompetitif. Ini adalah jenis kompetisi dari sisi yang paling tak terduga yang akan disediakan oleh teknologi baru. Persaingan kebiadaban dan peradaban juga. Tapi peradaban juga bisa memenangkan perselisihan, sama seperti orang barbar biasanya menang dalam bentrokan fisik yang kuat.

Teknologi baru akan berubah menjadi cahaya siang hari sebanyak kotoran yang pernah dilihat manusia. Dunia belum menjadi desa besar dua kali - dua kali, karena selain makna tradisional "semua orang tahu semua orang" ada juga makna yang tidak terduga - sebagian besar penduduk planet ini masih penduduk desa, bahkan jika mereka sudah mengelola untuk pindah ke beberapa pinggiran kota besar. Dunia baru saja mulai berubah menjadi desa ganda ini. Dan adalah baik bahwa teknologi baru pada dasarnya adalah teknologi pendidikan. Tapi pertama-tama, orang-orang liar desa akan memiliki pemberdayaan untuk desain liar mereka ("kebaikan buas") dan sarana untuk organisasi liar mereka menjadi gerombolan, dan hanya dengan demikian teknologi yang sama ini akan mengubah orang liar menjadi orang beradab menggunakan kemampuan mereka untuk kebaikan ("kebaikan). peradaban") tujuan . Teknologi yang sama akan memungkinkan orang beradab untuk mendiskusikan apa sebenarnya "kebaikan peradaban" ini - dan tidak mencapai konsensus apa pun.

Tapi semuanya akan dimulai dengan transformasi teknologi intelijen menjadi teknologi massal. Tidak semua orang bisa mendapatkan referensi terperinci di Internet tentang pembicara saat ini pada pertemuan di mana keputusan penting (termasuk politik) dibuat. Dalam lima tahun, ini akan menjadi tindakan naluriah. Dan seringkali keputusan lain akan dibuat setelah itu, "berdasarkan kecerdasan" dan bukan berdasarkan informasi yang disaring dengan cermat yang diberikan. Informasi ingin bebas, dan berdasarkan informasi yang dirilis, banyak, banyak orang akan mulai membuat keputusan yang paling tidak terduga.

Dunia akan berubah, dan itu akan berubah sangat dramatis. Saya tidak mengatakan bahwa dunia akan berubah menjadi lebih baik. Hanya semua(termasuk politik) akan terjadi jauh lebih cepat dan lebih beragam, dan tidak lebih baik atau lebih buruk. Dan inti dari perubahan ini adalah nanoteknologi - mereka memungkinkan Anda untuk mendapatkan lensa asferis murah, merekalah yang memungkinkan Intel hari ini untuk mendemonstrasikan generasi baru prosesor untuk ponsel yang mengkonsumsi energi sepuluh kali lebih sedikit, nanoteknologi inilah yang membuat memungkinkan untuk membuat proyektor saku dengan definisi tinggi dan kecerahan, nanoteknologi yang memungkinkan perekaman video berjam-jam dalam flash drive seukuran kuku jari, nanoteknologi yang akan mentransfer infrastruktur komunikasi ke optoelektronika, yaitu sekarang sedang dikembangkan pada jaringan GRID yang mahal. Dan kemudian - broadband emosional, di mana politik baru akan masuk ke kita. Bayangkan saja semacam kerusuhan mahasiswa dalam lima tahun, di mana setiap mahasiswa memiliki perangkat seluler yang sekarang hanya diimpikan oleh militer. Dan tidak ada penutupan Internet yang akan mengancam mereka, karena jaringan mesh juga sedang dalam perjalanan. Dan tidak ada "bookmark" di prosesor, karena kode sumber terbuka untuk prosesor juga sudah muncul.

Oh, mari kita mabuk. Namun, ini berlaku untuk semua tingkat teknologi: masa lalu, sekarang, masa depan. Oh, tersedak, tersedak, tersedak.

Selama konferensi yang didedikasikan untuk masalah biosafety nanoteknologi, para ilmuwan menyarankan agar pemerintah mengadopsi peraturan tertentu untuk pengendalian produk nanoindustri.

Pemerintah di banyak negara saat ini menyelenggarakan konferensi khusus dan mengalokasikan dana yang signifikan untuk mempelajari dampak nanoteknologi terhadap lingkungan.

Salah satu pertanyaan yang diajukan baik oleh para ilmuwan maupun orang awam, khususnya penduduk kota besar, adalah udara yang kita hirup. Bukan rahasia lagi bahwa kehadiran sejumlah besar penyakit bronkitis kronis dan asma, termasuk kasus bawaan penyakit ini, dijelaskan oleh emisi beracun dan tercemar ke atmosfer perusahaan industri dan perangkat rumah tangga.

Dalam hal ini, para ilmuwan sedang melakukan studi tentang perilaku nanopartikel di atmosfer dan konsekuensi dari inhalasinya oleh manusia. Sebagai hasil percobaan pada hewan pengerat laboratorium, sensitivitas tinggi sel epitel sistem pernapasan terhadap nanopartikel terungkap, yang terakumulasi di saluran hidung hewan percobaan, menyebabkan rinitis dan penyakit lain yang lebih parah.

Tidak kurang perhatian tertuju pada masalah dampak bahan nano terhadap lingkungan. Dengan demikian, penelitian dilakukan pada risiko lingkungan dari lima jenis utama bahan nano, termasuk nanotube, titik kuantum dan bola bucky. Para peneliti mengidentifikasi berbagai jenis risiko polusi untuk operasi teknologi yang berbeda, termasuk produksi obat, penyulingan minyak. Berdasarkan data yang diperoleh, profesor perlindungan lingkungan menyimpulkan dalam artikelnya bahwa pembuatan nanomaterial lebih kecil risikonya daripada proses industri saat ini.

Nanopartikel yang masuk ke dalam tanah tidak akan menyebabkan kerusakan yang nyata pada ekosistem. Sejumlah percobaan dilakukan di mana fullerene ditempatkan di berbagai jenis tanah dan kemudian perilaku dan pengaruhnya terhadap mikroorganisme dan mineral diselidiki. Fullerene adalah bingkai polihedra bola yang terdiri dari segi lima biasa dan segi enam dengan atom karbon di simpul. Perubahan yang signifikan bisa berakibat fatal bagi unsur-unsur rantai makanan tumbuhan. Namun, hasil pengamatan menunjukkan bahwa itu tidak menghasilkan dinamika negatif: mikroorganisme hidup dan sehat, keseimbangan zat tidak terpengaruh.

Teknologi nano, tentu saja, berkontribusi pada kemajuan teknologi umat manusia - para ilmuwan secara teratur melaporkan keberhasilan baru yang dapat mengubah kehidupan dan kehidupan manusia menjadi lebih baik. Dikembangkan dengan menggunakan nanoteknologi, nanopartikel dapat membantu mengobati kanker, namun beberapa nanopartikel sebaliknya dapat menyebabkan kanker pada tubuh manusia. Nanopartikel titanium dioksida (TiO2), yang sekarang ditemukan di banyak makanan, terakumulasi dalam tubuh dan menyebabkan kerusakan genetik sistemik. Nanopartikel titanium dioksida (TiO2) menyebabkan kerusakan DNA untai tunggal dan ganda, serta kerusakan pada kromosom.

Begitu berada di dalam tubuh, nanopartikel titanium terakumulasi di berbagai organ, karena tidak ada mekanisme untuk ekskresinya di dalam tubuh. Karena ukurannya yang kecil, mereka dengan mudah menembus sel dan mulai mempengaruhi elemen mereka.

Skala penggunaan nanopartikel dalam produksi kosmetik tumbuh setiap tahun, dan menurut produsen, tidak ada yang salah dengan ini. Beberapa ahli ekologi mengambil posisi yang berbeda. Penggunaan nanopartikel dalam kosmetik tidak kalah berbahayanya dengan arsenik dan aditif timbal, menurut perwakilan Australia dari organisasi lingkungan internasional Friends of the Earth. Di semua kelompok uji produk yang dipilih secara acak, para peneliti menemukan partikel nano.

Nanoteknologi digunakan dalam kosmetik jauh lebih luas daripada yang dipikirkan konsumen. Selain keberadaan nanopartikel, tujuh puluh persen dari produk yang diuji mengandung penambah kimia yang memfasilitasi penetrasi nanopartikel melalui kulit ke dalam aliran darah. Banyak produsen dan merek kosmetik ternama pun tak luput dari tudingan. Nanopartikel ditemukan dalam produk-produk Clinic, Lacome, L "Oreal, Max Factor, Revlon, Yves San Laurent, meskipun sebenarnya tidak disebutkan dalam komposisinya. Tetapi produsen kosmetik Christian Dior tidak hanya memasukkan nanopartikel ke dalam komposisinya. produk, tetapi juga menunjukkannya dalam daftar bahan.

Hasil penelitian jelas menunjukkan bahaya kosmetik baru. Pada tahun 2009, Uni Eropa memperkenalkan undang-undang yang mewajibkan semua tabir surya yang mengandung bahan nano dan partikel nano untuk diuji pada tahun 2012.

Kasus ini jauh dari pertama kalinya para ahli lingkungan dan ilmuwan mengangkat isu bahaya yang mungkin ditimbulkan oleh nanoteknologi modern. Secara khusus, beberapa ilmuwan percaya bahwa kemunculan partikel nano di atmosfer dalam skala industri dapat mengubah iklim bumi, dan juga memperingatkan bahaya memakan makanan yang dibuat menggunakan nanoteknologi.

Ilmuwan Amerika telah menemukan sejumlah besar nanopartikel di atmosfer bumi, yang terus meningkat. Menurut pendapat mereka, nanopartikel, yang memantulkan sinar matahari, dapat secara serius mengubah iklim di planet ini, menyebabkan Zaman Es lagi.

Menurut pengamatan terbaru para ilmuwan Amerika, di atmosfer planet kita sudah ada sejumlah besar partikel nano, tidak terlihat oleh mata, tetapi dapat mempengaruhi kedua proses cuaca.

Jumlah nanopartikel di berbagai belahan dunia meningkat, tetapi mengapa hal ini terjadi masih menjadi misteri. Para ilmuwan telah mempelajari pertanyaan tentang bagaimana nanopartikel terbentuk dan bagaimana jumlah mereka meningkat ketika mereka berinteraksi dengan berbagai uap organik.

Namun, mereka berhasil menemukan bahwa beberapa jenis bahan organik tumbuh dengan cepat di atmosfer. Mengumpulkan dalam jumlah besar, mereka memantulkan sinar matahari kembali ke luar angkasa - semacam efek rumah kaca terbalik. Selain itu, para ilmuwan mencatat bahwa penyebaran nanopartikel di udara dapat memperburuk penyakit seperti asma, emfisema, dan penyakit paru-paru lainnya.

Di masa depan, nanoteknologi dapat memainkan peran penting dalam memecahkan banyak masalah yang berkaitan dengan perlindungan lingkungan. Kita berbicara, pertama-tama, tentang penggunaan perangkat nano dalam sistem untuk penelitian dan pengendalian produk dan limbah dari berbagai industri kimia, tentang penciptaan teknologi "bersih" baru dengan output minimum limbah produksi berbahaya, serta tentang mendaur ulang sampah di tempat pembuangan sampah dan membersihkan badan air yang tercemar. Di masa depan direncanakan untuk melakukan pemantauan dan pengolahan secara terus menerus pada area lingkungan yang luas untuk membersihkannya dari partikel pencemar yang sangat kecil yang terkandung dalam air (ukuran< 300 нм) и в воздухе (< 20 нм).

Perlu juga diperhitungkan bahwa material berstruktur nano itu sendiri dapat menyebabkan pencemaran lingkungan yang mengancam kesehatan manusia. Polusi dapat dikaitkan dengan teknologi yang ada (misalnya, nanopartikel dalam gas buang diesel) dan zat atau proses teknologi baru. Dalam banyak kasus nanoteknologi adalah proses manufaktur baru dan potensi bahaya lingkungan harus dinilai secara hati-hati.

Proses fisikokimia kompleks yang melibatkan struktur nano memainkan peran penting dalam banyak fenomena yang menentukan isolasi, pelepasan, mobilitas, dan bioavailabilitas berbagai zat (bermanfaat dan berbahaya) di lingkungan. Proses mikro yang terjadi pada antarmuka antara sistem fisik dan biologis alami menentukan berbagai masalah dalam kedokteran dan biologi. Studi tentang dinamika proses khusus untuk struktur nano dalam sistem alami akan memungkinkan tidak hanya untuk memahami mekanisme transfer dan penyerapan biologis zat, tetapi juga menggunakannya untuk memperbaiki situasi ekologis.

Berbagai macam nanopartikel alami dan zat berstrukturnano hadir di atmosfer, batuan geologis, lingkungan perairan dan sistem biologis, tetapi dampaknya terhadap kesehatan manusia belum dipelajari secara sistematis. Dalam beberapa kasus (misalnya, ketika menggunakan serat kuarsa dan asbes), efek berbahaya dari nanopartikel telah ditemukan, pada kasus lain, potensi bahaya tampaknya tidak signifikan. Selain itu, harus diperhitungkan bahwa aerosol dari partikel berukuran nano selalu terlibat dalam berbagai proses fisik dan kimia atmosfer.

Nanoteknologi telah memiliki dampak yang signifikan pada banyak industri yang berkaitan dengan lingkungan dan energi. Beberapa contoh teknologi tersebut diberikan di bawah ini.

Mengurangi limbah produksi dan meningkatkan efisiensi energi

Kemajuan yang paling nyata telah dibuat dalam pengembangan metode katalisis baru, di mana penggunaan reagen berukuran nano dalam banyak kasus telah memungkinkan untuk secara tajam meningkatkan efisiensi reaksi katalitik (laju, hasil) baik dalam sistem homogen dan heterogen. Penggunaan bahan skala nano (misalnya, aerogel atau xerogel V205) di katoda baterai lithium secara signifikan meningkatkan kapasitas, masa pakai, dan tingkat pengisian/pengosongan.

Bahan komposit ramah lingkungan

Kompatibilitas material komposit dengan inklusi asing berskala nano membuka kemungkinan untuk memproduksi material berkualitas tinggi untuk tujuan khusus (misalnya, untuk sistem filtrasi). Atas dasar komposit tersebut, dimungkinkan untuk membuat sistem yang dicirikan oleh peningkatan ketahanan terhadap pengaruh lingkungan, masa pakai yang lama, biaya pemeliharaan dan perbaikan yang rendah, dan dampak lingkungan yang rendah. Atas dasar mereka, dimungkinkan untuk menghasilkan struktur dan perangkat yang ringan dan kecil yang ditandai dengan konsumsi energi yang rendah. Nanomaterial komposit dicirikan oleh keragaman struktural yang besar dan dapat berupa sangat sederhana (baja dengan inklusi oksida atau nitrida) atau sangat kompleks (komposit heterogen dengan struktur fungsional yang telah ditentukan sebelumnya).

Daur ulang sampah

Material berstrukturnano semakin banyak digunakan dalam proses pengolahan dan pembuangan limbah, mulai dari oksidasi polutan organik dengan bantuan partikel TiO2 hingga pengikatan atom logam berat oleh absorber berskala nano. Dalam banyak kasus, partikel yang diaktifkan radiasi (dalam larutan atau aerosol) dapat digunakan sebagai zat pengoksidasi. Baru-baru ini ditemukan bahwa nanopartikel TiO2 yang disinari UV dapat memurnikan udara dari berbagai polutan, termasuk senyawa organik berbahaya, sel, virus, dan bahan kimia beracun. Partikel berukuran nano, setelah perlakuan kimia yang sesuai pada permukaannya (pembentukan senyawa turunan) dengan ligan atau reagen, dapat secara efektif mengikat atom logam berat atau mempasifkan permukaan yang terkontaminasi. Selain itu, diasumsikan bahwa nanoteknologi akan memungkinkan pengorganisasian proses produksi bahan kimia sedemikian rupa sehingga lebih sedikit limbah yang dihasilkan selama proses tersebut. Dalam kimia permukaan, bahan dipelajari dengan permukaan berstruktur nano yang dirancang khusus yang akan memastikan bahwa reaksi yang diperlukan dilakukan dengan pembentukan limbah dalam jumlah minimum.

Konversi energi

Proses yang terkait dengan memperoleh energi (termasuk produksi langsung energi listrik dan ekstraksi bahan bakar untuk diangkut) menyebabkan kerusakan lingkungan yang tidak dapat diperbaiki. Sistem nano dapat membentuk dasar produksi energi pada sumber energi terbarukan, yang operasinya menghasilkan jauh lebih sedikit limbah berbahaya. Contohnya adalah penggunaan bahan skala nano atau mesoscale yang disebutkan di atas dalam elektroda baterai atau sel bahan bakar kendaraan.