Wat is nanotechnologie? (nanopinion.archiv.zsi.at)

Nanotechnologie is de techniek die het mogelijk maakt te werken met deeltjes in de grootte-orde van nanometers (afkorting nm, een miljardste van een meter).

Dit is een schaal van grootte die net boven die van atomen (0,060 nm tot 0,275 nm) en eenvoudige moleculen ligt. Een criterium is dat een structuur in op zijn minst één dimensie minder dan 100 nanometer groot is. Veelgebruikte toepassingen van nanotechnologie zijn de emulsie van kleine deeltjes ('nanodeeltjes') titaniumoxide in verf- en vernissoorten, deeltjes in zonnebrandcreme, cosmetica, koolstof in geckotape (sterk plakband, principe bewezen, in ontwikkeling), zilver in voedselverpakking, kleding, verband, desinfectiemiddelen en huishoudapparatuur en cerium als katalysator bij verbranding.

De grote opslagcapaciteit van computergeheugens is tevens een toepassing van nanotechnologie.

Waarom is nanotechnologie interessant?

Nanotechnologie zal op grote schaal worden gebruikt. Sommige mensen voorspellen dat we binnenkort zeer kleine computerchips of apparaatjes zullen gebruiken die beschadigde bloedvaten kunnen vinden en herstellen. Nanotechnologie kan onze energie schoner maken, ons leven langer maken, en bestaande technologieën verbeteren. En deze technologie wordt nu al gebruikt. Op dit moment zijn er al meer dan 1.000 producten met nanomaterialen.

Wat is een nanometer?

Een nanometer is een miljardste (10 -9) van een meter, dit betekent 0,000 000 001 meter of een miljoenste van een millimeter. 
Met andere woorden: Een nanometer heeft dezelfde verhouding als een appel tot de Aarde.

Nanotechnologie werkt met deeltjes in de grootteorde van nanometers, ongeveer tussen 1 en 100 nm. Dit bereik noemt men de nanoschaal.

Wat is er bijzonder aan dingen op nanoschaal?

Gekende materialen kunnen op nanoschaal nieuwe eigenschappen vertonen. Bijvoorbeeld, een vel aluminiumfolie is een handige manier om uw broodjes vers te houden. Maar als u hetzelfde aluminium neemt en in kleinere deeltjes onderverdeelt, tot wanneer deze heel, heel klein zijn (op nanoschaal) dan gebeurt er iets vreemds - de deeltjes worden uiterst reactief. Zelfs explosief! Dit maakt deze aluminium nanodeeltjes zeer geschikt voor raketbrandstof, maar waarschijnlijk niet iets wat u in de buurt van uw lunch wilt!

Natuurlijke nanomaterialen

Er zijn verschillende levende wezens die gebruik maken van verschijnselen die van structuren op nanoschaal afhankelijk zijn. Een gekko die op het plafond loopt, bladeren die water afstoten, de felle kleuren van vlinders, en sterke en flexibele materialen zoals spinnenwebben gebruiken allemaal natuurlijke nanotechnologie.

gekko-poot                     ultrakleine haartjes onder de poot van een gekko

Naast de nanodeeltjes die door levende wezens worden geproduceerd, bestaan er nanodeeltjes die door natuurlijke processen zoals erosie en vulkaanuitbarstingen worden geproduceerd. Sommige chemische reacties, met name verbranding, produceren ook nanodeeltjes.

In een aantal consumptieproducten worden al sommige vormen van nanodeeltjes gebruikt. Bijvoorbeeld het mineraal titaandioxide - als witmaker in tandpasta en kleurstof - bevat een fractie van nanodeeltjes. Deze werden niet opzettelijk toegevoegd, maar behoren tot de normale samenstelling van het mineraal, zoals verschillende zandkorrelgroottes.

Is nanotechnologie iets nieuws?

Hoewel wetenschappers al jaren materie op nanoschaal onderzoeken - binnen de natuur- en scheikunde - heeft het tot de jaren 80 geduurd - uitvinding van een nieuwe generatie microscopen door IBM Zwitserland - voordat atomen en moleculen konden worden gevisualiseerd en gemanipuleerd. Dit opende de deur naar het systematisch onderzoek van nanomaterialen en het besef dat hun uitzonderlijke eigenschappen kunnen worden gebruikt om innovatieve materialen en apparaten te bouwen. Vaak worden de natuurlijke nanomaterialen als inspiratiebron gebruikt om innovatieve materialen te maken! Wetenschappers hebben niet het gevoel dat nanowetenschap een revolutie is, eerder een evolutie van de traditionele wetenschappelijke disciplines, maar nanotechnologie kan wel revolutionaire gevolgen voor onze samenleving hebben, op het vlak van toepassingen of hulpmiddelen.

Hoe kan nanotechnologie ons leven veranderen?

De afgelopen decennia werd ons leven al drastisch veranderd door het gebruik van elektronische apparaten. Denk maar eens aan de evolutie van mobiele telefoons in de afgelopen 20 jaar. Nanotechnologie heeft een belangrijke rol gespeeld bij het steeds kleiner, efficiënter en multifunctioneel maken van deze apparaten. In de toekomst kunnen onze levens door verschillende technologische innovaties worden veranderd, zoals:

Circulerende medicijnen die extern kunnen worden geactiveerd en bediend, deze kunnen gegevens verzamelen en naar de dokter verzenden om de behandeling aan te passen (theragnose)

Geneesmiddeldragers op nanogrootte die kankercellen bestrijden

“Tatoeages” die het zout- en andere metabolietniveaus meten en atleten of diabetici waarschuwen

Schoenen of kleding met sensoren die tijdens het sporten gegevens verzamelen.

Geïntegreerde energieverzamelende systemen (in textiel, schoenen, enz.) die zonne- en mechanische energie verzamelen om elektronische apparaten op te laden.

Flexibele en transparante zonnepanelen die in ramen, tegels, enz. worden geïntegreerd en die over een hoge zonne-energie conversie-efficiëntie beschikken.

Oppervlakken en textiel die stikstofoxiden en andere smog-gassen uit de stedelijke lucht verwijderen.

Intelligente verpakking voor voedingsmiddelen die sensoren bevat om bederf, verontreiniging te kunnen opsporen, en beschikt over een traceer-/ communicatiesysteem om de producent en retailer te waarschuwen.

Zijn er gezondheidsrisico's verbonden aan het gebruik van nanotechnologie?

Elke nieuwe technologie kan gezondheidsrisico's inhouden. Denk bijvoorbeeld aan mobiele technologie: de gezondheidsrisico's verbonden aan het gebruik van mobiele telefoons kwamen pas na jaren aan het licht, en zelfs nu begrijpen we nog niet volledig alle risico's. Ondanks dit, gebruiken we dagelijks mobiele telefoons. De veiligheid van nanotechnologie wordt al jaren onderzocht, op vraag van verschillende burgerlijke partijen, en de National Scientific Academies die de veiligheidsrisico's wil laten onderzoeken en vroegtijdige maatregelen verzocht zodat nanotechnologie veilig kan worden ontwikkeld. De gemeenschappelijke wens is ervoor te zorgen dat deze technologie kan evolueren, terwijl werknemers en consumenten op geen enkel moment worden blootgesteld aan risico's.

Welke risico's? Nanotechnologie gebruikt materialen op nanoschaal, die zijn zeer klein, en kunnen dus mensen schaden wanneer deze door de menselijke beschermlagen gaan, zoals de huid, en schade aan het lichaam veroorzaken. Bijvoorbeeld zonnebrandmiddelen die nanomaterialen bevatten, worden onderzocht. Tot nu toe werd er geen wetenschappelijk bewijs gevonden dat de nanodeeltjes de huid doordringen. In het algemeen, tot nu toe konden we niet bewijzen dat consumentenproducten die nanomaterialen bevatten schadelijk zijn voor de consument. Echter, de wetenschap blijft de eventuele toxiciteit van materialen op nanoschaal controleren, in het bijzonder van deze producten die rechtstreeks met het lichaam in contact komen.

Zijn er risico's voor het milieu?

Op het einde van hun levensduur worden alle producten afval. Een vraag die burgers en onderzoekers zich stellen, is: hebben de nanomaterialen in nanotech-producten een schadelijk effect op de stortplaats? Kunnen deze afvalresten interfereren met dieren en planten, en leiden tot schadelijke effecten? Dit zijn complexe vragen en het vinden van antwoorden vergt tijd. Dit wordt over de hele wereld onderzocht. Wetenschappers onderzoeken ook of het wassen van bepaalde items, zoals kleding die nanomaterialen bevat, kan leiden tot veiligheidsproblemen. Sommige burgerlijke partijen beweren dat consumentenproducten die nanomaterialen bevatten niet op de markt mogen worden gebracht totdat deze vragen volledig zijn beantwoord. Anderen beweren dat we al veel in contact zijn gekomen met natuurlijke nanodeeltjes; in het milieu, de natuur en vervuiling. Nanodeeltjes zijn niet iets geheel nieuws en zelfs als we meer onderzoek naar veiligheid zouden doen, moeten we proberen om de vooruitgang van dit onderzoeksgebied niet teveel te belemmeren.

Hoe zit het met de wetgeving: hoe wordt nanotechnologie gereguleerd?

Tot nu toe zijn er geen specifieke regels in het EG voor nanomaterialen. Na een aantal herzieningen en evaluaties is het officiële standpunt dat nanomaterialen voldoende worden gedekt onder de huidige regelgeving. Nanomaterialen worden beschouwd als chemische stoffen, die aan een aantal regels moeten voldoen om in consumentenproducten en industriële processen te worden gebruikt. Sommige burgerlijke partijen vragen een specifieke wetgeving voor nanomaterialen, aangezien nanomaterialen over speciale eigenschappen beschikken die speciale aandacht vergen. Op dit moment is er geen enkele wet die producenten verplicht om op het label te vermelden dat het product nanomaterialen bevat, met uitzondering van cosmetica en levensmiddelen, die dit op de lijst met bestanddelen moet vermelden.

Gebruik van nanotechnologie in verschillende vakgebieden:

Gezondheid, voeding, sport, mobiliteit, welzijn, … er is geen vakgebied waar nano’s nog weg te denken zijn. De meest uiteenlopende fabrikanten maken vandaag de dag gebruik van nanodeeltjes om hun producten te verbeteren.

In je smartphone en je computer ...

Dankzij nanotechnologie worden elektronische componenten kleiner, efficiënter en energiezuiniger. De gebruikte legeringen en deeltjes bevatten vaak koper of silicium.


Gezondheid



De toepassingsmogelijkheden in de geneeskunde zijn vrijwel eindeloos. Dankzij nanostructuren komen actieve geneesmiddelen precies terecht waar ze het efficiëntst zijn, bijvoorbeeld om kankercellen te vernietigen.


Verbanden met zilvernanodeeltjes zijn veel efficiënter tegen bacteriële infecties. In de orthopedie helpt gel met calciumnanodeeltjes beenderen herstellen. Deze laatste wordt ook in de tandheelkunde gebruikt.  

Leve de sport


Slechts een voorbeeld: de koolstofnanobuis! 
Dit technologische hoogstandje maakt tennis- en badmintonrackets onbuigzaam, licht en resistent. Een racket met koolstofnanobuizen is honderdmaal rigider en zesmaal lichter dan een metalen racket. 

Efficiëntere mobiliteit


Beter presterende auto’s verbruiken minder energie en zijn minder belastend voor het milieu. Nanotechnologie kent talloze toepassingen in de automobielsector.
Autolak met nanodeeltjes veroudert minder snel onder invloed van zonnestralen. Je kunt het een beetje vergelijken met zonnecrèmes.

Glasoppervlakken die bedekt zijn met een nanofilm van titaandioxide, zoals voorruiten van auto’s of vensters van grote gebouwen, blijven langer schoon. De fijne laag breekt organische stoffen af, waardoor ze zich niet aan het glas kunnen vasthechten. Minder vuil betekent vanzelfsprekend ook minder schoonmaken.

Motoren die soepeler draaien, slijten minder snel en verbruiken minder brandstof. De langere levensduur is te danken aan efficiëntere smeermiddelen, onder andere die met wolfraamdisulfide. En in de scheepvaart? In de laatste beschermlaag die op schepen aangebracht wordt, verhinderennanodeeltjes dat algen en schepdieren zich op de romp hechten en het schip vertragen.

Van top tot teen!



Nanotechnologie draagt bij tot groter persoonlijk comfort.


Om een zonnesteek te voorkomen, bestaat er niets beters dan zonnecrèmes met efficiënte uv-filters. Ze bevatten zowel chemische filters, die uv absorberen, weerkaatsen en uitschakelen, zoals oxybenzon of butylmethoxydibenzoylmethaan, als minerale filters waarvan de nanodeeltjes, zoals zinkoxide of titaandioxide, het licht weerkaatsen.

Vergeet klassieke textielverf! Door nanoscopische vezels in stoffen te verwerken, volstaat het om de vezelgeometrie te manipuleren om stof de gewenste kleur te geven. Het werkt zo’n beetje als de kleuren van een vlindervleugel die, met een complex netwerk van structuren, het licht in verschillende golflengtes en dus in verschillende kleuren breekt. In sokken komen zilver nanodeeltjes met antibacteriële eigenschappen dan weer handig van pas.  Zeg maar bye-bye tegen vieze geurtjes!

Zelfs in wat we eten

Nano’s liggen bij wijze van spreken zelfs op ons bord. Net zoals de binnenzijde van moderne koelkasten bevat de verpakking van voedingswaren zilvernanodeeltjes die het voedsel beter helpen bewaren.

Afweging voor- en nadelen

Wat zijn de gezondheidsrisico’s van de kleine nanodeeltjes in het lichaam? In dit artikel somt Rady Ananda veel bezwaren op die consumptie van kunstmatig gefabriceerde nanodeeltjes oproepen. Nanobuisjes zijn zeer verdacht. De nieuwe technologie kan worden misbruikt omdat de grote corporaties de voedselindustrie en de FDA in de zak heeft. De Food and Drug Administration (FDA) is de VS een agentschap van de overheid dat de kwaliteit en veiligheid van voedsel, toevoegingen daaraan en medicijnen moet bewaken.

De nano schaalgrootte levert grote gezondheidsrisico’s op. Een menselijk lichaam heeft normaliter een uitstekende barrière tegen ongewenste binnendringers. Huid, longen, maag-darmkanaal en de bloedbarrière laten microdeeltjes met moeite door en de luchtwegen werken niet gewenste deeltjes weer naar buiten. Maar al deze barrières bieden weinig weerstand tegen nanodeeltjes die kleiner zijn 100 nm. Ze kunnen in de lever en hersenen komen, maar ook in het ongeboren kind. Nanodeeltjes zijn sterk reactief (corrosief). Ze kunnen bij de kern van iedere cel komen en het aanwezige DNA bereiken. Wat zal daarvan het effect zijn? 

Privacy, persoonlijke soevereiniteit en gezondheidsrisico

Daarnaast geldt dat gezondheid risico’s secundair kunnen zijn in vergelijking met vragen over privacy en persoonlijke soevereiniteit. Onze maatschappij is geleidelijk aan steeds meer een gecontroleerde maatschappij geworden, waarin de bevolking door controle, bewaking en camera’s goed in de gaten wordt gehouden. Eetbare microchips met nanotechnologie, zitten zonder twijfel op één lijn met deze agenda. Het is niet verrassend dat het militaire-industriële complex de oorspronkelijke sponsor was van onderzoek naar nanotechnologie.