מבוא: הגדלה צריכה עבור NNOparticle Lifecycle Assessment

חלקיקים - חלקיקים עם לפחות מימד אחד פחות מ -100 ננומטרים - הפכו הכרחיים בייצור תעשייתי מודרני.שטח פני השטח שלהם, אפקטים קוונטיים, וכימיה משטח טונה מאפשר פריצות דרך במוצרים החל ממורכבים גבוהים וציפויים חומרים אנטימיקרוביאליים כדי להתמקד במערכות משלוח תרופות ותקני אחסון אנרגיה.

מחזור החיים התעשייתי של חלקיקים

מחזור החיים של חלקיקים תעשייתיים יכול להיות שבור לארבעה שלבים עיקריים: ייצור, שילוב מוצרים, שימוש בשירות, וניהול מקצה החיים.כל שלב מציג הזדמנויות נפרדות לאובדן חומרים, שחרור סביבתי וחשיפה אנושית, כמו גם נקודות שבהן מחזור או התאוששות ניתן ליישם.

ייצור וסיינטזה

חלקיקים תעשייתיים nanoparticle סינתזה מסתמכת על מגוון רחב של גישות למעלה ותחתית. שיטות נפוצות כוללים ריצוף כימי Vapor deposition (CVD), דלקת לייזר, כדור מנקה, ותהליכים סול-גל. InD, לדוגמה, חלקיקים גזיים מגיבים על תת-חומרי כדי ליצור סרטים דקים או ננוקריסטלים בעלי ערך מדויקים וצורה.

שילוב למוצרים

לאחר מסונתז, חלקיקים משולבים בנוסחאות או תרכובות.בצבעים וציפויים, חלקיקים של תחמוצת אבץ או כסף מפוזרים לספק הגנה UV או תכונות מיקרוסקופיות. ב nanocomposites פולימר, צינורות פחמן או ננו-סיליקה מעורבים גם כדי לשפר את כוח ההנדסה המכאני או יציבות תרמית.

שימוש ושחרור Mechanisms

במהלך השימוש הרגיל, חלקיקים מוטבעים במכוני מוצק הם בדרך כלל לא משגשגים.עם זאת, ללבוש מכני, שחיקה, קרינה UV, והשפלה כימית יכול לשחרר אותם.לדוגמה, גומי בצמיגים ללבוש למטה במהלך נהיגה, שחרור חלקיקים פחמן שחור ננוקל ו- silica שברים לתוך אבק.

סוף החיים והדרך המפולגת

בסוף החיים, מוצרים נכנסים מערכות ניהול פסולת: אדמה, אינסטינקטציה, או מחזוריות (בכדורים פלזמה), חלקיקים עשויים להיסחף ל leachate או אינטראקציה עם חומר אורגני, פוטנציאל לשנות את הניידות שלהם ואת הרעלנות שלהם.

אתגרים ואסטרטגיות למחזור חלקיקים

מחזור חלקיקים ממוצרים תעשייתיים דורש טכנית בשל גודלם הקטן, יציבות כימית ונטייה ל agglomerate. עם זאת היתרונות הפוטנציאליים - דרישה מופחתת לחומרי גלם בתולה, צריכת אנרגיה נמוכה יותר מהימנעות מסנזה, וירידה שחרור סביבתי - לעשות את המאמץ הראוי.תהליך מחזור בדרך כלל כרוך שלושה שלבים: איסוף והפרדה, התאוששות וטיהור, והתחדשות לתוך מוצרים חדשים.

איסוף וטכנולוגיות הפרדה

חלקיקים nanoparticles מ זרמי פסולת דורש שיטות שיכולים לבודד חלקיקים בטווח 1-100 nm מ פסולת גדולה יותר וממינים מבוזרים. Centrifgation ו filtraation membrane הם אפשרויות קומפקטיות. לדוגמה, סינון עם מחסנים כימיים גדולים יותר (picial) יכול להשיג שיעורי שימור חלקיקים מעל 99% עבור חלקיקים מתכת רבים וננומטר מתכת.

התאוששות וטיהור

לאחר שהופרדו, חלקיקים דורשים לעתים קרובות טיהור כדי להסיר ציפוי אורגני, גולשים, או contaminants המצורפת.טיפול נמרץ בטמפרטורות בינוניות (200-500 מעלות צלזיוס) יכול לשרוף פגזים אורגניים תוך שמירה על הליבה האורגנית או אורגנית, אם כי זה עשוי לשנות את גודל החלקיקים או משטח כימיה. Solvent with ainstaretrastaretic SolLTs כגון פחמן דו תחמוצת super קריטי הוא חלופה מבטיחה להסרת מינים אלקטרוניים מזיקים כגון nanoFicialsicials.

כלכלה מעגלית מתקרבת

הרעיון של כלכלה מעגלית - שבו חומרים נשמרים בשימוש במשך כל זמן אפשרי - הוא במיוחד מושך nanoparticles בגלל האנרגיה והמשאבים אינטנסיביות של הסינתזה שלהם. כמה מגזרים תעשייתיים הם תוכניות קבלה עבור nanoparticle- המכיל מוצרים המכילים חלקיקים.לדוגמה, יצרנים של זרזי nano-enofcate יכול לשחזר מתכות יקרות ערך מזרז תומך ו reduce אותם לתוך חלקיקים חדשים של ציוד ניקוי.

השלכות סביבתיות ובריאות

התכונות הפיזיקליות הייחודיות שהופכות חלקיקים כל כך שימושיים גם להעלות חששות לגבי האינטראקציות שלהם עם מערכות ביולוגיות ומערכות אקולוגיות. גודל קטן מאפשר להם לחצות קרום תאים, לקשור חלבונים, ולטייל דרך הסביבה בדרכים שחלקיקים גדולים יותר לא יכולים.נקודת מבט מחזור חיים מקיפה חייב לכלול גם רעילות והערכה לחשיפה בכל שלב.

אקוטוקיביות וביוקליום

(הופנה מהדף חלקיקים יכולים לעבור שינויים - פירוק, תפוצה של OCD, חלקיקים או ציפוי על ידי חומר אורגני טבעי - אשר משנה את ההתנהגות שלהם.מחקרים על אורגניזמים מימיים הראו כי אפילו ריכוזים נמוכים של חלקיקים כסף יכולים לשבש את הפונקציה האנזים בדגים ו מעכבת photoynthesis לטווח ארוך , ביוקמולציה נצפות כבר מסננים כגון מוטציות פוטנציאליות עבור בדיקות חלקיקים בסיכון גבוה יותר:

סיכון חשיפה אנושי

חשיפה לעיסוק במהלך הייצור והטיפול נותרה הסיכון הבריאותי המוקצב ביותר.שאיפת חלקיקים חשמליים של חלקיקים חשמליים יכולה לגרום לדלקת, מתח oxidative, ואפילו פיברוזיס ב ריאות.מחקרים אפידמיולוגיים ב- nanotechnology Workers עדיין מוגבלים, אך מודלים של בעלי חיים מראים השפעות אימפולסיביות לאחר חשיפה תת-חמצני ו- nanoscale-oxidesmal-pmal-ilation הוא עדיין מוגבל להפחתה של מזון (אך) אך ורק לאחר חשיפה להפחתה של חומרים פגומים של חומרים).

מסגרת תגמול והשלכות סיכון

(הדגשה על חלקיקים מופרשים על פני תחומי שיפוט.בהאיחוד האירופי, הרגולציה של REACH דורשת מיצרנים לרשום nanomaterials ולספק נתוני בטיחות, אם כי תיקונים ספציפיים הקשורים ננו-קשר עדיין נמצאים ב-: USF מחקר גלובלי של הגנת מוצרים (EPA) משתמש ב-Toxic Substances Control Act (CATS) כדי לדרוש הודעות טרום-מחדש עבור סיכונים חדשים, NCRF, כולל חומרים כימיים רבים, כגון:

כיוונים עתידיים וחדשנות בת קיימא

בעשור הבא סביר להניח שהתקדמות משמעותית בעיצוב ובניהול של החיים של חלקיקים ירוקים (Ninoparticles) שיטות סינתזה ירוקות - באמצעות תמצית צמחית, חיידקים או פותרי זהב מתחדשים - נחקרים להחליף כימיקלים קשים ולהפחית קלטות אנרגיה במקביל, "בטוחים-ובלתי-חומריים" עקרונות מעודדים מהנדסים לשקול פיזור חלקיקים, מחזורי פוטנציאל, ולהפחית את רמות הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הרזולוציה של כלי ה-pSD, כגון שיפור מהיר יותר, כולל שיפור יעילות של שיטות חישוביות.

קונסורציונל (NNI) , כגון The Nanoטכנולוגיה של NAFLT:0) NNI (NNI) MPEGFLT:1 בארצות הברית ו-NanoSafety Cluster, מטפח מחקר חוצה תחומי כדי לבנות בסיס ידע המשתרע על ידי סינתזזה, יישום, וגוף סטנדרטיזציה של החיים כמו הארגון הבינלאומי לתקינה (ISO) הם מפתחים בסיס ידע טכני עבור מחקרים מדדים אלה (DIQ) ו-CDC.

מסקנה

חלקיקים מאפשרים חידושים יוצאי דופן על פני ייצור, אלקטרוניקה, אנרגיה ובריאות, אבל הגודל הקטן שלהם מביא אתגרים מחזור חיים מורכבים שלא ניתן להתעלם מהם.משליטה המדויקת הנדרשת במהלך הסינתזה, דרך הכוחות המכניים והכימיקליים המשחררים אותם במהלך השימוש, למולקולקציות הטכניים של מחזורי בריאות חיים שלמים, כל שלב דורש ניהול קפדני של חלקיקים, אך ורק כדי להבטיח את תהליכי בדיקה תעשייתית, אך ורקמות של תהליכים סביבתיים ימשיכו להיות סטנדרטיים, אך ורקמות, אך ורקמות, הן שיטות ניתוחיים, הן שיטות ניתוחיים, הן שיטות ניתוחיות, הן שיטות ניתוחיות, הן שיטות בקרה מעגליות יותר ויותר בטוחות יותר ויותר, הן שיטות מחקר.