Als het gaat om koolstofnanobuisjes (CNT's) in de bodem, recent onderzoek aan de Texas Tech University toont aan dat de nieuwe materialen geen invloed hebben op de sorptie van het giftige deel van olie, polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) genaamd.

Wetenschappers van het Institute of Environmental and Human Health zeggen dat dit een heel klein stukje is in een zeer grote puzzel bij het proberen te begrijpen van de mogelijke milieu-impact van CNT's - een nieuw materiaal met talloze toepassingen, nog niet gereguleerd op nanoschaal door de regelgevende instanties. Het onderzoek was het uitgelichte omslagartikel in een recente editie van het peer-reviewed tijdschrift, Milieuwetenschap:processen en effecten (voorheen bekend als Journal of Environmental Monitoring ).

De resultaten verrasten Shibin Li, hoofdonderzoeker van de studie en een voormalig doctoraatsstudent aan het Institute of Environmental and Human Health die zijn bevindingen gebruikte voor zijn proefschrift.

"Zelfs bij een hoge concentratie, koolstofnanobuisjes veranderden het PAK-sorptiegedrag in de bodem niet significant, " zei Li. "Mijn oorspronkelijke gissing over de uitkomst was dat koolstofnanobuisjes het PAK-gedrag in de bodem grotendeels konden beïnvloeden vanwege hun sterke adsorptievermogen van hydrofobe verontreinigingen. Dat is niet gebeurd."

Een koolstofnanobuisje is gemaakt van grafeen - 's werelds sterkste bekende stof. Grafeen is een superdun vel koolstofatomen gerangschikt in een hexagonaal "honingraatpatroon". Conventioneel potloodgrafiet is eenvoudigweg vele lagen grafeen op elkaar gestapeld.

Wanneer gerold in een buis, grafeen vormt een CNT, een vezel die 100 keer sterker is dan staal en zes keer lichter. Dit nieuwe materiaal zou de weg kunnen banen voor opmerkelijke technologie, van verbeterde computerchips, flexibele computerschermen of kogelvrije vesten, tot gezondheidstoepassingen, zoals botgenezing en kankerbehandelingen, en landbouwproducten, zoals slimme levering van pesticiden en kunstmesttoepassingen.

Maar met het groeiende gebruik van het nieuwe materiaal, de bezorgdheid groeit ook dat deze nieuwe nanomaterialen negatieve of onbedoelde effecten kunnen hebben op organismen en het milieu, zei Li.

"Als een van de meest geproduceerde nanomaterialen, nanobuisjes kunnen via verschillende scenario's in het milieu terechtkomen, zoals vrijkomen uit textiel, tijdens verbranding of uitloging van stortplaatsen, " zei hij. "De geschiedenis vertelt ons dat een volledig begrip van een nieuw gesynthetiseerd materiaal zijn langdurig en veilig gebruik in de samenleving zal garanderen. Vandaar, onderzoek naar het lot en de toxiciteit van koolstofnanobuisjes is nodig. Net als bij conventionele verontreinigingen, het lot van nanomaterialen in het milieu kan hun biologische beschikbaarheid veranderen, en heeft een grote impact op hun uiteindelijke toxiciteit.

Om het effect te bestuderen, Li werkte samen met Jaclyn Cañas-Carrell, een universitair hoofddocent bij de afdeling Milieutoxicologie, die met Micah Green, een assistent-professor chemische technologie aan Texas Tech, heeft onlangs een methode ontwikkeld om CNT's in de bodem te detecteren met behulp van microgolven.

In het experiment, Cañas-Carrell zei dat onderzoekers nanobuisjes en PAK's in de bodem stopten en naar elementaire sorptietests keken. Ze gebruikten PAK's omdat er veel bekend is over de binding van deze chemicaliën aan de bodem.

"Je kunt zien hoe biologisch beschikbaar een bepaalde chemische stof zal zijn door hoe het wordt gesorbeerd in de bodem, "zei ze. "Hoe hoger de sorptie, hoe minder biologisch beschikbaar het is voor dieren die in de bodem leven, of eet de grond. Je wilt dat het aan de grond blijft kleven om de toxiciteit te verminderen. We vonden geen effect van koolstofnanobuisjes in de aanwezigheid van PAK's, wat vreemd was, omdat PAK's goed zijn in het absorberen van organische verbindingen. We dachten dat we misschien een toename van de sorptie zouden zien. Dat was niet het geval. Het was een neutraal effect."

Zowel Cañas-Carrell als Li zeggen dat deze bevinding een heel klein stukje is van een heel grote puzzel, en het is nog moeilijk om belangrijke conclusies te trekken uit de bevinding. Er moet echter meer onderzoek worden gedaan om inzicht te krijgen in het effect dat deze nieuwe technologie op het milieu kan hebben.

"Dit is een les uit de geschiedenis, " zei Li. "Mensen maakten zich geen zorgen over de nadelige effecten op het milieu en de mens met veel van de traditionele verontreinigingen, zoals PAK's, PCB's en asbest. Regelgeving die nodig was om in te halen nadat mensen de bodem realiseerden, water, lucht en worden zelf nadelig beïnvloed door deze materialen. Voor materialen op nanoschaal, hun giftigheid, algemeen gerelateerd aan hun fysisch-chemische eigenschappen, tegelijkertijd vergroot kunnen worden. Het is de verantwoordelijkheid van de toxicoloog om deze kwestie aan het publiek aan te kaarten. Het is de moeite waard om op te merken dat, het betekent niet noodzakelijk dat ze giftig zijn omdat ze worden bestudeerd. Opnieuw, what we are doing now is to have a better understanding of their toxicity, either toxic, or non-toxic."