Nanomaterialen zijn klaar voor wijdverbreid gebruik in de bouwsector, waar ze aanzienlijke voordelen kunnen bieden voor een verscheidenheid aan toepassingen, variërend van het maken van duurzamer beton tot zelfreinigende ramen. Maar wijdverbreid gebruik in bouwmaterialen brengt potentiële milieu- en gezondheidsrisico's met zich mee wanneer die materialen worden weggegooid. Dat zijn de conclusies van een nieuwe studie die deze maand door ingenieursonderzoekers van Rice University is gepubliceerd ACS Nano .

"De voordelen van het gebruik van nanomaterialen in de bouw zijn enorm, " zei co-auteur Pedro Alvarez, Rice's George R. Brown Professor en voorzitter van de afdeling Civiele en Milieutechniek. "Als je bedenkt dat 41 procent van al het energieverbruik in de VS wordt verbruikt door commerciële en residentiële gebouwen, de potentiële voordelen van alleen energiebesparende materialen zijn enorm.

"Maar er zijn ook redelijke zorgen over onbedoelde gevolgen, " Alvarez zei. "De tijd voor verantwoorde levenscyclusengineering van door de mens gemaakte nanomaterialen in de bouwsector is nu, voordat ze in voor het milieu relevante concentraties worden geïntroduceerd."

Alvarez en co-auteurs Jaesang Lee, een postdoctoraal onderzoeker bij Rice, en Shaily Mahendra, nu een assistent-professor aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, opmerken dat nanomaterialen waarschijnlijk een grotere impact zullen hebben op de bouwsector dan enige andere sector van de economie, na biomedische en elektronische toepassingen. Ze noemen tientallen mogelijke toepassingen. Bijvoorbeeld, nanomaterialen kunnen zowel staal als beton versterken, voorkomen dat vuil aan de ramen blijft kleven, dood bacteriën op ziekenhuismuren, materialen brandwerend maken, het rendement van zonnepanelen drastisch verbeteren, de efficiëntie van binnenverlichting verhogen en zelfs bruggen en gebouwen de scheuren laten "voelen", corrosie en spanning die uiteindelijk structurele storingen zullen veroorzaken.

Bij het samenstellen van het rapport Lee, Mahendra en Alvarez analyseerden meer dan 140 wetenschappelijke artikelen over de voordelen en risico's van nanomaterialen. Naast de talloze voordelen voor de bouwsector, ze identificeerden ook mogelijke nadelige gezondheids- en milieueffecten. In sommige gevallen, juist de eigenschappen die de nanomaterialen nuttig maken, kunnen potentiële problemen veroorzaken als het materiaal niet op de juiste manier wordt verwijderd. Bijvoorbeeld, titaandioxidedeeltjes die worden blootgesteld aan ultraviolet licht kunnen moleculen genereren die "reactieve zuurstofsoorten" worden genoemd en die voorkomen dat bacteriële films zich vormen op ramen of zonnepanelen. Deze zelfde eigenschap kan nuttige bacteriën in het milieu in gevaar brengen.

"Er zijn manieren om materialen van tevoren te engineeren om ze milieuvriendelijk te maken, Alvarez zei. "Er zijn ook methoden waarmee we de volledige levenscyclus van een product kunnen beschouwen en ervoor kunnen zorgen dat het kan worden gerecycled of hergebruikt in plaats van weggegooid te worden. De sleutel is om de specifieke risico's en implicaties van het product te begrijpen voordat het op grote schaal wordt gebruikt."