Nanomateriaalit jätteissä Hanna-Kaisa Koponen Teknologiakeskus KETEK Oy Lujitemuovipäivät 14.11.2013
Teknologiakeskus KETEK Oy Tutkimus ja tuotekehitys Analyysi- ja testauspalvelut Aluekehityspalvelut Laite-, henkilöstö- ja toimitilavuokraus Esimerkkejä hankkeista LUMI Lujitemuovijätteen kierrätys sementtiuunissa HYÖTY Teollisuuden komposiittijätteen kierrätys- ja hyötykäyttömahdollisuudet Ecogel Cronos High productivity manufacturing process of composite parts based on zero emissions fast curing coatings and heated moulds i-nanotool - Development of an interactive tool for the implementation of environmental legislation in nanoparticle manufacturers 2
Teknologiakeskus KETEK Oy Tutkimus ja tuotekehitys Muovien sulasekoitus Hartsin/matriisin ominaisuudet Adheesion parantaminen Gel-coat hartsi Lujite matriisi Materiaalien kierrätys Analyysi- ja testauspalvelut Materiaalien ja prosessien optimointi, laadun valvonta Mekaaniset ominaisuudet Korroosio, ympäristöaltistus Pintaominaisuuksien testaus Termomekaaniset ominaisuudet Kemiallinen kestävyys Koostumus 3
Nanojäte-hanke 2011-2014 4
Kuinka pieni nano on? Nanoteknologia = 1-100 nm + uutta + hallittua + kaupallista Kulta 3 nm hiukkasina vs kulta bulkkina sulaa 200 C:ssa sulaa 1200 C:ssa katalyytti inertti punainen keltainen
Ihmisen altistuminen ympäristön kautta Jätevedet Ilma Maaperä -Kulkeutuminen ravintoketjussa: kasvit, eläimet, kalat, ihminen, pieneliöt jne. Vaikutukset - Akuutti myrkyllisyys - Krooninen toksisuus: lisääntymisen heikkeneminen, genotoksisuus, karsinogeenisuus Materiaalien teollinen tuotanto Tuotannon eri vaiheet Materiaalien ja niitä sisältävien tuotteiden käyttö Materiaalien uusiokäyttö ja hävittäminen Ihmisen altistuminen Työperäinen altistuminen Kuluttajan altistuminen Työperäinen altistuminen
Nanopartikkeleihin liittyvä tutkimus vs. niiden toksisuuteen tai ekotoksisuuteen liittyvä tutkimus 100000 10000 1000 Nanoparticles 100 Nanoparticles AND toxicity 10 Nanoparticles AND ecotoxicity 1 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Haku Science Direct-tietokannasta
GLOBAL NANOTECHNOLOGY CONSUMPTION BY END-USER SEGMENT, THROUGH 2015 ($ MILLIONS) Source: BCC Research 2009 2009 2010 2015 Electronics 3,895.7 7,316.2 12,435.9 Environmental 3,877.9 4,240.8 5,511.6 Energy 1,413.0 1,475.7 2,161.6 Biomedical 290.3 208.1 1,297.1 Consumer 272.2 346.6 1,161.3 Other 1,922.2 2,133.1 4,100.4 Total 11,671.3 15,720.5 26,667.9 8
Nanoteknologiayritysten määrä on kolminkertaistunut kolmen vuoden aikana Vuonna 2012 Suomessa oli yli 200 yritystä, joilla kaupallinen nanoteknologiaa hyödyntävä tuote Lähde: Nanoklusteri 9
Nanomateriaalit jätteessä
Nanomateriaalit SER-romussa 11
Elektroniikkatuotteet v. 2013 1200 Million items 1000 800 600 400 200 Million items 0
Nanomateriaalit pinnoitteissa TiO2 ~11 898 Np/cm3 SiO2 ~8 844-20 763 Np/cm3 Au, Ag, Fe, Pb, La ~20 000 Np/cm3 Dendrimers, carbon black, nanoclay ~40 000 Np/cm3 CNT ~0.01 fibres/cm3
Nanojätteiden aiheuttamat haasteet Nanojätteen määrästä ja laadusta ei ole tietoa eikä nanojätteille ole olemassa luokittelua tehdään paljon oletuksia eikä tarkisteta niitä SENN2012 Ulkoistetaan tietämättä riski esim. yrityksille, jotka vaihtavat suodattimia vetokaapeissa REACHin tulisi kattaa nanomateriaalit, kuitenkin tällä hetkellä vain 7 nanomateriaalia rekisteröity Tutkimus vasta aluillaan, osoittautunut erittäin haastavaksi 14
Kyselytutkimus, syksy 2011 Suomalaiset nanomateriaalivalmistajat ja käyttäjät 96 kpl vastausprosentti 23% Suomalaiset jättenkäsittely-yritykset 79 kpl vastausprosentti 28% 15
Kyselytutkimuksen tuloksia Nanomateriaalien valmistajat ja käyttäjät Tietoisia lainsäädännöstä ja riskeistä 35 % vastaajista käsittelee nanojätettä ongelmajätteenä Yli puolet seuraa nanomateriaaleihin liittyvän lainsäädännön kehittymistä Minkälaista jätettä syntyy? 16
Kyselytutkimuksen tuloksia Jätteenkäsittely-yritykset 23% tiesi ottavansa vastaan nanomateriaaleja sisältävää jätettä Kiinnostuneita tietämään enemmän, olivat tietoisia mahdollisista ongelmista, nano terminä tuntematon, ottavat vastaan ainoastaan yhteiskuntajätettä 17
Tutkittavat materiaalit Nanosilikapäällysteinen paperi Hiilinanoputkikomposiitit Nanotitaanidioksidilla päällystetyt metallilevyt
Jätteenkäsittelymenetelmät Poltto Murskaus Liuotus Korroosiotestit metallille
Hiilinanoputkien polttokokeet
Hartsi + CNT 600 o C 600 o C Tuhkaa alle 1% alkuperäisestä massasta
Hartsi + hiilikuitu + CNT 500 o C 600 o C
Hartsi + nanosilika + hiilikuitu Tuhkaa noin 7% alkuperäisestä massasta 500 o C 500 o C 600 o C 850 o C 850 o C 850 o C
24
26
28
Päätelmiä Nanomateriaalien määrä jätevirroissa kasvaa koko ajan Lainsäädäntö puutteellista, REACH ei riitä Tiedon siirto puutteellista jätteen tuottajalta käsittelijälle Tämän hetkisten tulosten perusteella voidaan todeta, että on olemassa riski, että nanomateriaaleja vapautuu nanomuodossa murskauksessa Mutta: Miten suuri riski tästä on oikeasti ihmisille ja ympäristölle? Nanojätteen tutkimus vasta alussa, monta muuttujaa
Kiitos! hanna-kaisa.koponen@ketek.fi p. 044 7250 270