(Phys.org) -- Kleine deeltjes ceriumoxide verbranden of veranderen niet in de hitte van een afvalverbrandingsinstallatie. Ze blijven intact op verbrandingsresten of in het verbrandingssysteem, zoals een nieuwe studie door Zwitserse onderzoekers van ETH Zürich onthult.

Wereldwijd wordt jaarlijks meer dan 100 miljoen ton afval verbrand. Door het toenemende gebruik van nanodeeltjes in bouwmaterialen, verven, textiel en cosmetica, bijvoorbeeld, nanodeeltjes vinden ook hun weg naar verbrandingsinstallaties. Wat gebeurt er met hen daar, echter, was tot nu toe niet onderzocht. Zo gingen drie teams van ETH-Zürich uit de vakgebieden chemie en milieutechniek op zoek naar wat er gebeurt met synthetisch nano-ceriumoxide bij de verbranding van afval in een afvalverbrandingsinstallatie. Ceriumoxide zelf is een niet-toxisch keramisch materiaal, niet biologisch afbreekbaar en een veelvoorkomend basisbestanddeel in autokatalysatoren en dieselroetfilters.

Onbekend gevaar?

Experts vrezen dat niet-afbreekbare nanomaterialen net zo schadelijk kunnen zijn voor mens en milieu als asbest. tot nu toe, echter, er is onvoldoende bekend over de eigenschappen van nanomaterialen. Eén ding is zeker:ze verschillen sterk van grotere deeltjes van hetzelfde materiaal. Nanodeeltjes zijn mobieler en hebben een andere oppervlaktestructuur. Kennis van deze eigenschappen is belangrijk met het toenemende gebruik van nanomaterialen als, omdat ze worden afgevoerd via verbrandingsinstallaties of afvalwater, en omdat ze door mensen worden opgenomen in voedsel en misschien zelfs via de huid en de ademhaling, en kan zo het lichaam binnendringen.

Bijgevolg, de wetenschappers sproeiden tien kilo ceriumoxidedeeltjes met een diameter van tachtig nanometer op afval om te worden verbrand in een afvalverbrandingsinstallatie in Solothurn, dus het modelleren van afval dat rijk is aan nanodeeltjes. Per uur wordt in de fabriek in Solothurn tot acht ton afval verbrand. Het beschikt over moderne filters en vliegasafscheidingssystemen op basis van elektrostatische filters en een natte wasser.

In een tweede experiment, de deeltjes werden rechtstreeks in de verbrandingskamer gespoten, waardoor een toekomstig "worst case scenario" wordt gesimuleerd met massale afgifte van nanodeeltjes tijdens verbranding. De studie werd ondersteund en goedgekeurd door de SUVA, de Federale Overheidsdiensten Volksgezondheid en Leefmilieu, en het Staatssecretariaat van Economische Zaken.

Nanodeeltjes plakken aan oppervlakken

Uit de tests van de onderzoekers bleek dat ceriumoxide niet significant verandert tijdens verbranding. De vliegasscheidingsapparatuur bleek uiterst efficiënt:de wetenschappers vonden geen gelekte ceriumoxide-nanodeeltjes in het schone gas van de afvalverbrandingsinstallatie. Dat gezegd hebbende, de nanodeeltjes bleven losjes gebonden aan de verbrandingsresten in de installatie en gedeeltelijk in het verbrandingssysteem, te. De uit het rookgas afgescheiden vliegas bevatte ook nanodeeltjes van ceriumoxide.

Vandaag de dag, verbrandingsresten – en dus de daaraan gebonden nanodeeltjes – belanden op stortplaatsen of worden opgewerkt tot koper of aluminium, bijvoorbeeld. De onderzoekers zien hier een noodzaak voor actie. “We moeten ervoor zorgen dat nieuwe nanodeeltjes niet via stortplaatsen in de water- en voedselkringloop terechtkomen of via verdere verwerkingsmaatregelen in de atmosfeer terechtkomen. " zegt Wendelin Stark, hoofd van de studie en een professor in chemische technologie aan de ETH Zürich. Bovendien, Bij onderhoudswerkzaamheden dient rekening te worden gehouden met het feit dat nanodeeltjes die bij onvoldoende bescherming kunnen worden ingeademd in de verbrandingsinstallatie aanwezig kunnen zijn.

Afbreekbare nanoproducten het doel

Maar hoe kunnen dergelijke problemen op de lange termijn worden vermeden? “Uiteindelijk alle nanoproducten moeten afbreekbaar zijn, anders blijft het verspreidingsprobleem de kop opsteken, ', zegt Stark. “Persistentie is het fundamentele probleem bij asbest, pesticiden in onze voedselketen en het milieu, de ozonafbrekende stoffen in vroege spuitbussen en de ophoping van plastic in de oceaan of het milieu.” Om dit probleem bij nanodeeltjes te voorkomen, de wetenschappers zien het ontwikkelen van afbreekbare nanoproducten als de enige manier die op de lange termijn zinvol is. Dit is technisch niet altijd eenvoudig en de universitaire en industriële ontwikkelingslaboratoria staan ​​nog voor een aantal grote uitdagingen.