Công nghệ nano - những lợi ích và rủi ro tiềm tàng

Ứng dụng của công nghệ nanô

Công nghệ nanô thuộc vào lĩnh vực khoa học và công nghệ ở quy mô nanô của các nguyên tử và phân tử. Những tính chất của vật chất trong lĩnh vực này có thể được quan sát và khảo sát ở quy mô vi mô hoặc vĩ mô, và được ứng dụng để phát triển các nguyên liệu, dụng cụ với những chức năng và tính năng mới.

Nhiều lĩnh vực của công nghệ nanô vẫn còn trong giai đoạn phát triển ban đầu, nhưng một số ứng dụng đã được thương mại hóa một cách thành công, nhất là trong lĩnh vực vật liệu polyme mới. Công nghệ nanô cũng đã xâm nhập vào ngành sản xuất vật liệu công nghiệp, với một số ứng dụng cụ thể như sau:

- Bằng cách kết hợp các chất độn nanô tính năng cao, ví dụ bentonit cỡ nanô đã biến đổi bề mặt. Công nghệ nanô cho phép sản xuất các vật liệu có tính ổn định cơ học cao ở nồng độ chất độn rất thấp. Điều này tạo ra lợi thế rõ ràng về mặt trọng lượng, nhất là khi áp dụng trong sản xuất các phụ tùng ôtô.

- Khác với các chất độn thông thường, nếu sử dụng chất độn bentonit cỡ nanô với lượng rất nhỏ thì có thể tăng tính ổn định nhiệt của polyamit thêm khoảng 50 ^oC.

- Nếu chỉ bổ sung các chất độn nanô ở mức 2% trọng lượng của vật liệu composit thì có thể giảm 50% độ thẩm thấu đối với oxy, CO ₂và hơi nước.

- Cỡ hạt đặc biệt mịn của các chất độn bentonit cỡ nanô cho phép tạo ra các lớp vật liệu silicat vô cơ 3 chiều trong chất nền hữu cơ với hàm lượng chất độn chỉ ở mức vài phần trăm trọng lượng. Khi cháy, mạng khoáng chất vô cơ này góp phần tạo thành các vách cứng, nhờ đó ngăn lửa lan rộng. Tính chất này được áp dụng để sản xuất các vật liệu có tính năng chống cháy.

- Các loại bột màu đặc biệt với khả năng hấp thụ cao (ví dụ canxi cacbonat tự nhiên, nghiền mịn, với các biến đổi đặc biệt trong cấu trúc bề mặt) đã được phát triển cho các loại sơn đặc biệt. ở đây người ta áp dụng phương pháp tạo hoạt tính nanô trên bề mặt các hạt cỡ micro. Những loại bột màu đặc biệt này có tốc độ hấp thụ nhanh hơn và dung tích lỏng lớn gấp 10 lần so với bột màu đồng nhất thông thường. Những tính chất này rất có lợi đối với nhiều ứng dụng đòi hỏi tính hấp thụ chất lỏng cao, ví dụ các loại mực in.

Chiến lược công nghệ nanô của châu Âu

Trong thập niên qua, Liên minh châu Âu (EU) đã tạo điều kiện nghiên cứu lý thuyết về khoa học và công nghệ nanô. Để bảo vệ vị trí này trên thế giới, Ủy ban châu Âu (EC) đã đề ra chiến lược công nghệ nanô cho châu Âu. Đây là một phần của cách tiếp cận tổng hợp nhằm duy trì, củng cố xu hướng nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ nanô. Đồng thời EC cũng yêu cầu đánh giá các rủi ro có thể có về mặt sức khỏe và môi trường của công nghệ này. EC đã xác định 5 động lực chính đối với nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nanô là:

- Tăng cường đầu tư và hợp tác trong nghiên cứu và ứng dụng.

- Phát triển cơ sở hạ tầng cho nghiên cứu và ứng dụng trong công nghệ nanô, có tính đến nhu cầu của các ngành công nghiệp và các cơ quan nghiên cứu.

- Hỗ trợ việc giáo dục và đào tạo cán bộ nghiên cứu.

- Đảm bảo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao và đổi mới công nghệ để đưa các kiến thức về công nghệ nanô vào các sản phẩm và các quá trình công nghiệp.

- Lưu ý đến các mối quan tâm và những lo ngại của xã hội ngay trong những giai đoạn đầu của nghiên cứu và phát triển.

Khía cạnh an toàn của công nghệ nanô

Trong chiến lược xúc tiến nghiên cứu và phát triển công nghệ nanô, EC cũng nhấn mạnh nhu cầu xem xét các rủi ro về sức khỏe và an toàn công cộng, các vấn đề về môi trường và các nguy cơ đối với người tiêu dùng. Điều này cần được thực hiện bằng cách lập ra những dữ liệu cần thiết cho việc đánh giá rủi ro, kết hợp sự đánh giá rủi ro vào từng bước trong vòng đời của sản phẩm nanô, áp dụng các phương pháp đánh giá đã có hoặc phát triển các phương pháp đánh giá mới.

Thái độ này của EC đã phần nào làm giảm bớt những mối lo ngại về tác động tiêu cực có thể có của các sản phẩm nanô đối với sức khỏe và môi trường, ví dụ lo ngại về hoạt tính bề mặt và khả năng đi xuyên qua màng tế bào của sản phẩm nanô có thể làm tăng độc tính của hoạt chất liên quan.

Người ta cho rằng không thể suy ra độc tính của các hạt tự do cỡ nanô từ độc tính của các hạt cùng bản chất nhưng có kích cỡ lớn hơn. Sự khác biệt giữa hai loại hạt này chủ yếu là do hai yếu tố phụ thuộc vào cỡ hạt: diện tích bề mặt lớn hơn của các hạt cỡ nanô và khả năng của chúng xâm nhập vào tế bào dễ dàng hơn, đồng thời chúng cũng xâm nhập vào tế bào theo cách khác so với các hạt lớn.

Đối với các sản phẩm nanô, các nhà khoa học Anh có xu hướng áp dụng chặt chẽ nguyên tắc đề phòng. Họ khuyến cáo các nhà máy và phòng thí nghiệm cần phải coi các hạt nanô như những chất nguy hiểm và tìm cách giảm hoặc loại bỏ chúng khỏi phế thải. Đồng thời, nếu chưa tiến hành nghiên cứu thích hợp hoặc chưa chứng minh được rằng lợi ích lớn hơn so với nguy cơ thì cần phải cấm việc sử dụng các hạt nanô tự do (tức là không gắn cố định trong chất nền) trong các ứng dụng xử lý môi trường.

Nguồn: TCCông nghiệp Hoá chất, 2005, No11