Materiały o właściwościach eliminujących brud i zanieczyszczenia są używane, między innymi, do pokrywania nawierzchni dróg i chodników. Tego rodzaju materiały zawierają nanocząsteczki ditlenku tytanu (TiO2). Czy te nanocząsteczki mogą zostać uwolnione do środowiska, a jeśli tak, to czy mogą mieć na nie niekorzystny wpływ?

Dr Anne Beeldens wraz ze swoimi współpracownikami z Belgian Road Research Centre przeprowadziła badania efektywności oczyszczania powietrza przez kostkę brukową zawierającą nanocząsteczki TiO2, używaną na pasach parkingowych w Antwerpii. Peter Van Mierloo - piastujący stanowisko ''continuous improvement officer'' w CRH Landscaping Europe pracuje z surowcem wykorzystywanym przez wspomniany wcześniej ośrodek badawczy. ''Ditlenek tytanu, którego używamy jako dodatku do naszego betonu, pierwotnie ma wielkość 15 nanometrów. Aby zwiększyć efekt fotokatalityczny wytwarzamy zawiesinę, w której TiO2  zlepia się w większe aglomeraty o rozmiarach 1,5 mikrometra. Ten proces jest bardzo ważny z punktu widzenia efektywności naszego fotokatalitycznego produktu. Dzięki aglomeratom staje się on rodzajem gąbki z wieloma wewnętrznymi porami. Pozwalają one stworzyć olbrzymią powierzchnię TiO2 - 225 metrów kwadratowych na 1 gram produktu - na której dochodzi do rozkładu zanieczyszczeń powietrza. Gdyby cząstki pozostały w rozmiarze ''nano'', nie udałoby się uzyskać pożądanego efektu.''
Mimo to, problem nadal istnieje, nawet jeżeli nanocząsteczki TiO2 formują aglomeraty, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że Günter Oberdörster, pracujący wraz ze swoim zespołem na University of Rochester (Stany Zjednoczone), ustalił, że aglomeraty nanocząsteczek TiO2 o wielkości 700 nm ulegały w płucach rozpadowi na mniejsze części. Jednakże, zgodnie z cytowaną wypowiedzią Petera Van Mierloo,  aglomeraty używane w produkcji betonu są ponad dwa razy większe i pozostają wewnątrz kostek brukowych. "TiO2 jest, między innymi, wykorzystywany w przebiegu procesów przemysłowych do oczyszczania wody. Nasz produkt ma przede wszystkim służyć rozkładowi zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu, a nanocząsteczki TiO2 pozostają związane za pomocą spoiwa w strukturze cementu, skąd nie zostaną uwolnione. TiO2 występuje tu w roli katalizatora i pozostaje wewnątrz kostki brukowej."

A jeśli w procesie wietrzenia materiałów zawierających nanocząsteczki TiO2 doszłoby do uwolnienia nanocząsteczek do środowiska, mogłyby wyrządzić w nim jakieś szkody?

Ocena toksyczności TiO2 nie jest prostym zadaniem. Dr Anil Kumar Suresh wraz ze swoim zespołem badawczym z Biological and Nanoscale Systems Group, Oak Ridge National Laboratory (Stany Zjednoczone), zajmował się oceną toksyczności różnych nanocząsteczek, takich jak: Ag, ZnO, CeO2 i TiO2. ''To, jak naprawdę toksyczne są nanocząsteczki, zależy od wielu czynników; na przykład od tego, jak przebiega proces ich produkcji, jakich związków chemicznych używa się w procesie produkcji, co znajduje się na ich powierzchni - każda nanocząsteczka może być inna. Istnieje wiele sposobów wytwarzania nanocząsteczek. Nanocząsteczki, nad którymi prowadzę badania, mogą się różnić od tych wytwarzanych przez innego producenta. Większość nanocząsteczek TiO2, które były obiektem badań, cechuje się pewną toksycznością, z wyjątkiem tych wytwarzanych z udziałem bakterii lub grzybów, które są nieaktywne, co można wiązać z obecnością białkowego lub peptydowego płaszcza na ich powierzchni, a także defektami struktury krystalicznej. Obecnie nanocząsteczki wytwarza się w przebiegu procesów chemicznych. Istnieje wiele doniesień, że promieniowanie może prowadzić do wzrostu toksycznych właściwości  nanocząsteczek TiO2 od 20 do 40 razy. Wytwórcy często nie przedstawiają informacji na temat poziomu toksyczności i specyfiki nanocząsteczek, które wykorzystują w swoich produktach. Nie wiadomo zbyt wiele o ich dalszym losie, rozproszeniu i przemianach, jakim ulegają w środowisku. Problem nie jest wystarczająco rozpoznany i nie jesteśmy w stanie przewidzieć, co się stanie, gdy koncentracja nanocząsteczek w atmosferze będzie rosła. Musimy zachować dużą ostrożność. Ludzie, którzy pracują dla producentów przemysłowych, wytwarzających całe tony nanocząsteczek TiO2 i uwalniających je do środowiska, powinni najpierw dwa razy się zastanowić" - mówi dr Anil Kumar Suresh.

Materiały zawierające TiO2 wykorzystywane są nie tylko do produkcji kostek brukowych i płytek chodnikowych, ale można je również znaleźć na zewnętrznych i wewnętrznych ścianach budynków, w wykładzinach podłogowych, w samochodach, autobusach i pojazdach szynowych.

Chociaż nanocząsteczki TiO2 prawdopodobnie pozostaną związane w betonie lub w postaci aglomeratów, nie jest do końca jasne, co stanie się w przebiegu wieloletniego wietrzenia zawierających je materiałów, wykorzystywanych do różnych celów i w różnorodnych warunkach. Ponieważ prowadzono niewiele badań na temat wpływu materiałów zawierających nonocząsteczki TiO2 na środowisko, trudno również ocenić długoterminowe konsekwencje szerokiego rozpowszechniania tych materiałów dla środowiska naszych miast.

[Tłum. C. O. Reless]

Źródło:
Nanoparticles in our cities: are there any risks for our health?