Směřování k zeleným nanotechnologiím

Nástup nanotechniky, inženýrské oblasti usilující o vytváření předmětů molekulu po molekule - ba atom po atomu -, vyvolal futuristické představy replikujících se "nanobotů", které provádějí chirurgické zákroky nebo pohlcováním všeho, co je v dohledu, proměňují planetu ve spoustu "šedé břečky".

Tyto dva scénáře se drží téže dějové zápletky: technologický pokrok, jako je rozvoj jaderné energie, geneticky modifikovaných organismů, informačních technologií a syntetické organické chemie, nejprve přináší naději na spásu, ale později hrozí zkázou, jakmile vyjdou najevo jeho důsledky, často ekologické. Jak se ukazuje, dokonce i dezinfekce vody - nejvýznamnější jednotlivý technologický pokrok prodlužující lidský život - vytváří vedlejší, karcinogenní produkty. Koloběh zásadního objevu, technologického rozvoje, odhalení nežádoucích důsledků a veřejného odporu se jeví jako neprolomitelný.

Budou nanotechnologie jiné? Vedle rané euforie, která obvykle doprovází prezentaci nových technologií, jsou nanotechnologie předmětem předpovědí týkajících se možných ekologických rizik dosti dlouho před jejich masovou komercializací. Vznášení těchto otázek v době, kdy nanotechnika je ještě v plenkách, může vyústit v lepší a bezpečnější produkty a snížení dlouhodobých finančních závazků průmyslu.

Prudce se rozvíjející průmysl nanomateriálů je nanotechnologií, která zřejmě ovlivní naše životy jako první. Odhad Aliance nanoobchodu z roku 2003 označil nanomateriály za největší samostatnou kategorii nanotechnických novinek. V samotných environmentálních technologiích přinesou nanomateriály nové prostředky pro snížení produkce odpadů, šetrnější využití zdrojů, sanace průmyslového znečištění, zajištění pitné vody a zlepšení efektivity výroby i využití energií. Komerční využití nanomateriálů, které nyní jsou nebo brzy budou k dispozici, zahrnuje nanotechnicky konstruované částice oxidu titaničitého do krémů na opalování a do barev, směsi uhlíkových nanotrubic do pneumatik, nanočástice oxidu křemičitého do tuhých maziv a nanomateriály na bázi proteinů do mýdel, šamponů a mycích prostředků.

Produkce, používání a likvidace nanomateriálů nevyhnutelně povede k jejich výskytu ve vzduchu, vodě, půdě a organismech. Je zapotřebí výzkumu, který zajistí, aby se nanomateriály a průmysl, který je bude vyrábět, vyvinuly spíše jako přínos než jako přítěž.. O potenciálních environmentálních dopadech nanomateriálů se bohužel ví jen málo. Je paradoxní, že právě ty vlastnosti nanomateriálů, jež mohou vzbuzovat obavy, například buněčná absorpce nanočástic, jsou vlastnostmi žádoucími pro prospěšné využití v lékařských aplikacích.

Deset let výzkumu případných zdravotních účinků jedné třídy nanomateriálů na bázi uhlíku známých jako fullereny přináší zprávu, že molekuly fullerenů tvarem připomínající fotbalové míče a známé jako "buckybally" jsou účinné antioxidanty, silou srovnatelné s vitaminem E. Jiné studie uvádějí, že buckybally mohou být toxické pro nádorové buňky.

Dvě nedávné studie došly k závěru, že buckybally mohly poškodit funkce mozku u ryb a že byly vysoce toxické pro kultury lidských tkání. Avšak závěry těchto studií je těžké vyložit, zčásti proto, že použité nanomateriály byly kontaminovány organickým rozpouštědlem, přidávaným za účelem mobilizace fullerenů ve vodě.

Následně provedená studie toxicity fullerenů nezjistila žádnou významnější toxicitu buckyballů, zaznamenala ovšem toxickou reakci buněčných kultur na druhou skupinu fullerenů nazývanou "jednostěnné nanotrubice". V této chvíli zůstává otázka možné toxicity fullerenových nanomateriálů z velké části nezodpovězena.

Zjistit, zda je určitá látka "nebezpečná", neznamená jen stanovit toxicitu materiálu, ale také to, do jaké míry se kdy s živou buňkou dostane do styku. Toxicitu lze sice zhodnotit tím, že buckybally vložíme do akvária, ale musíme také zkoumat, zda by se ve skutečném světě vůbec kdy do "akvária", jako je jezero nebo řeka, dostaly.

Navíc, stejně jako v případě toxicity, se ví málo také o tom, jaký pohyb nanočástic v životním prostředí je pravděpodobný. Nejnebezpečnějšími nanomateriály by byly materiály jak mobilní, tak toxické. Fullereny, které byly ve středu pozornosti raných studií zaměřených na toxicitu, patří mezi nejméně pohyblivé nanomateriály, jež jsme dosud zkoumali. Naše první práce o mobilitě nanomateriálů v útvarech, jako jsou podzemní vody nebo pískové filtry, prokázala, že zatímco jeden typ nanomateriálů může být velice mobilní, jiný může být nepohyblivý. Každý nanomateriál se tedy může chovat jinak.

Povzbudivým trendem je, že metody používané k výrobě nanomateriálů se často při přechodu z laboratoří do průmyslové výroby stávají "zelenějšími". Ponecháme-li stranou toxicitu samotných nanomateriálů, předběžné výsledky naznačují, že výroba nanomateriálů přináší rizika menší nebo srovnatelná s riziky vážícími se k mnoha jiným současným průmyslovým činnostem.

Bylo by naivní představovat si, že nanotechnologie se vyvinou bez rizik pro naše zdraví a životní prostředí. Ekologicky bezpečné nanotechnologie si vyžádají určité výdaje co do času, peněz a politického kapitálu. Avšak s předvídavostí a opatrností se nanotechnologie mohou vyvinout způsobem, který zvýší blaho naše i naší planety.

(c) PROJECT SYNDICATE 2005, www.project-syndicate.org

Mark R. Wiesner je ředitelem Institutu environmentálních a energetických systémů při Riceově univerzitě. Zabývá se dopady nanotechnologií na životní prostředí.