Nanodeeltjes zoals koolstofnanobuisjes (CNT), die terug te vinden zijn in een steeds groter aantal producten, komen steeds vaker in onze omgeving terecht. Of en hoe ze aquatische ecosystemen beïnvloeden, zijn nog steeds onbeantwoorde vragen. Een Empa-onderzoek toont aan dat hoewel CNT's geen toxische effecten hebben op groene algen, ze de groei ervan remmen door de plant licht en ruimte te ontnemen.

Koolstof nanobuisjes (CNT's) zijn tot 100, 000 keer dunner dan een mensenhaar en zo licht als plastic. Desondanks hebben ze een hogere treksterkte dan staal, zijn harder dan diamant en geleiden elektriciteit beter dan koper. Deze eigenschappen maken CNT's tot een grondstof met een veelbelovende toekomst. Over de hele wereld worden mogelijke toepassingen onderzocht, inclusief gebruik in zonnecellen, kunststoffen, batterijen, medische technologie en de zuivering van drinkwater.

Nu de toenemende industriële productie van CNT's het niveau van honderden tonnen per jaar bereikt, ook de hoeveelheid van deze deeltjes die in het milieu terecht zou kunnen komen is gestegen. Bepaalde onderzoeken hebben de mogelijkheid naar voren gebracht dat CNT's die zich in de longen bevinden, vergelijkbare gezondheidseffecten kunnen veroorzaken als asbestvezels. Een interdisciplinair team van wetenschappers van Empa en het Agroscope Reckenholz-Taenikon (ART) onderzoeksstation is nu begonnen met het onderzoeken van de fundamenten van hoe CNT's zich gedragen wanneer ze worden afgezet in waterwegen en meren.

Algen blijven gezond maar groeien langzamer

In de loop van het project, die wordt gefinancierd door de Zwitserse Nationale Fondsen, onderzoekers ontwikkelden verder een standaard chemische methode om de groei en fotosynthetische activiteit van groene algen die zijn blootgesteld aan CNT's te meten. Ze ontdekten dat zelfs in de aanwezigheid van hoge concentraties CNT's de algen normale niveaus van fotosynthese behouden, hoewel de groeipercentages afnemen. Opvallend was ook dat wanneer CNT's aan de algensuspensie worden toegevoegd, de kleur wordt donkerder en de algen vormen klonten met de nanobuisjes. Desondanks is er geen bewijs dat de nanobuisjes door de planten worden opgenomen.

De onderzoekers kwamen tot de conclusie, daarom, dat de algen langzamer groeien omdat ze door de aanwezigheid van CNT's aan elkaar kleven en daardoor minder licht krijgen. Om dit te bewijzen, ze ontwikkelden nog twee tests waarmee ze de schaduw- en agglomeratie-effecten die de nanobuisjes op de algen hadden kwantitatief konden meten. De resultaten laten zien dat de tragere groei van de organismen eigenlijk vooral aan deze twee factoren te wijten is. De conclusie is daarom dat CNT's niet direct giftig zijn voor groene algen, zoals eerdere studies aangaven. In aanwezigheid van CNT's, algen genieten eenvoudigweg niet van ideale groeiomstandigheden omdat, zoals landplanten, ze hebben daarvoor voldoende ruimte en licht nodig. De waargenomen klont- en schaduweffecten treden pas op bij verhoogde CNT-concentraties van meer dan één milligram per liter, echter. Het is momenteel onwaarschijnlijk dat deze niveaus van koolstofnanobuisjes in het milieu worden gehaald.