Er komen steeds meer berichten over mogelijke gezondheidsrisico’s van nanodeeltjes. Maar zie maar eens uit te vinden of je daadwerkelijk een probleem hebt. Wie vult dit gat in de markt?

Ze verstoppen je longen, bezorgen je een beroerte, wroeten zich je hersens in en laten overal een biochemische ravage achter. Of, om bij de nuchtere feiten te blijven: we weten nog heel weinig over de risico’s van nanodeeltjes, maar er zijn aanwijzingen dat die risico’s reëel zijn. Je zou dus verwachten dat het meten en karakteriseren van nanodeeltjes, met afmetingen van minder dan 100 nm oftewel 0,1 μm, een enorme groeimarkt is.

Kan zijn, alleen moet hij dan nog beginnen te groeien. “Het is een onderbelicht vakgebied. Ik zou geen groep weten die erop is gefocust. In Nederland zijn we vooral gericht op het maken en bekijken van nieuwe nanostructúren. Aan nanodééltjes besteedt men geen tijd”, zo luidt de eerste reactie van Emile van der Drift. Als voorzitter van de stuurgroep Nano-Lab NL voorziet hij het NanoNed-onderzoeksprogramma van labfaciliteiten. En veel vragen naar nanodeeltjeskarakterisering krijgt hij daarbij niet.

CLEANROOMS

NanoLab beschikt over elektronenmicroscopietechnieken zoals STM en AFM. Daarmee kun je deeltjes prima aftasten. Maar dan moeten ze wel op een oppervlak liggen en niet vrij rondzweven. En tellen kun je de deeltjes er ook niet echt goed mee.

Van der Drift vermoedt dat bedrijven die nanodeeltjes met nauwe toleranties verwerken in hun producten er best wel aan zullen meten. Maar de belangrijkste markt voor deeltjeskarakterisering zijn de cleanrooms, en daar wordt eigenlijk alleen naar micrometerniveau gekeken. “Cleanroomclassificaties zijn gericht op deeltjes groter dan 0,2 μm. De norm is wel aan het schuiven en ik verwacht dat hij naar 0,15 of 0,1 μm zal gaan”, aldus Van der Drift.

Dan zit je nog steeds boven nano-niveau, en volgens TNO-onderzoeker Ton Bastein is dat ook logisch. Die normen hebben niets te maken met gezondheid en alles met productcontaminatie. “Dan vormen nanodeeltjes geen grote bedreiging. Ze blijven zweven, het depositiegedrag is heel erg traag.”

SUPERVERVUILERS

In Delft blijken ze wél metingen te doen aan nanodeeltjes in de lucht. Twee jaar geleden presenteerde hoogleraar deeltjestechnologie Andreas Schmidt-Ott in Environmental Science & Technology een methode om de roetuitstoot van voorbijrijdende auto’s te kwantificeren. De helft van het vuil bleek voor 5 procent van de uitlaten te komen. Haal dus die superpolluters van de weg, zo luidde zijn voorstel dat via het universiteitsblad Delft Integraal de landelijke media haalde.

Schmidt-Ott bevestigt dat hij binnen dit specialisme weinig concurrentie ondervindt. “Om deeltjes in de atmosfeer te kwantificeren, is PM10 de wereldwijde standaard. De grootste deeltjes die je dan meet, zijn 10 μm. Als je gewend bent om met deeltjes van 10 nm te werken, dan is dat zó groot dat je bang wordt. Je praat over een verschil in massa van een factor miljard.”

Zijn eigen meetapparatuur komt dan ook voort uit een heel andere onderzoekslijn. “Onze sectie doet onderzoek naar de verwerking van nanodeeltjes in poly­meren, om nieuwe eigenschappen te creëren. Denk aan zilverdeeltjes die het materiaal antiseptisch maken. Je kunt ook de geleiding beïnvloeden, of de mechanische eigenschappen. Aan autobanden worden al honderd jaar roetdeeltjes toegevoegd. Dat zijn geagglomereerde koolstofdeeltjes van 10 tot 20 nm, van het soort dat uit elke diesel komt.”

Uiteraard wil Schmidt-Ott graag weten wat hij precies produceert. “En omdat onze nanodeeltjes bijna uitsluitend afkomstig zijn uit gasfaseprocessen, ontwikkelen we ook meetmethodes voor deeltjes in gassen. We kunnen in de lucht meten, maar niet in het water.”

FARADAY-BEKER

Schmidt-Otts roetsensor zuigt gas door een kwartsbuis, die wordt beschenen door een uv-lichtbron. De aanwezige roetdeeltjes worden hierdoor positief geladen, dankzij een foto-elektrisch effect. Even verderop worden ze opgevangen in een zogeheten beker van Faraday. De elektrische stroom die vanuit de beker naar de aarde vloeit, is een maat voor het aantal roetdeeltjes. Een tweede sensor meet de hoeveelheid CO₂ in het monster, en zo kun je uitrekenen hoeveel deeltjes er ontstaan per liter brandstof. Eventueel kun je die deeltjes zelfs sorteren op grootte. “Omdat ze geladen zijn, kun je ze in een elektrisch veld afbuigen. De kleine deeltjes volgen het veld beter dan de grote.”

Het meetapparaat van twee jaar geleden was een primitief geval. Maar een joint venture van drie bedrijven heeft de ontwikkeling voortgezet. Binnenkort verwacht Schmidt-Ott een handzamer prototype, waarmee hij de Nederlandse politiek hoopt te kunnen overtuigen van zijn superpolluter-idee. “Er vallen waarschijnlijk minder doden in het verkeer dan doden door toxiciteit van roetdeeltjes. Als je miljarden investeert in verkeersveiligheid, is het heel consequent om ook iets aan luchtvervuiling te doen.”

RAAM DICHT?

Schmidt-Ott kijkt tevens naar zijn eigen lab. “Ik zeg tegen mijn studenten: ‘Ik wil niet dat de nanodeeltjes die je maakt in de lucht terechtkomen. Als je het raam openzet adem je ook deeltjes in, dankzij de auto’s. Dat doen we al honderd jaar en we leven nog steeds. Maar we weten niet of deeltjes die bijvoorbeeld voor katalyse worden gebruikt, voor de mens soms nog gevaarlijker zijn. Dus we nemen geen risico.’”

Hij werkt aan een eenvoudige sensor die alarm slaat als er te veel nanodeeltjes in de lucht komen. “Als je dan per ongeluk het raam openzet, heb je wel een probleem. Misschien moeten we weer twee sensoren gebruiken: een die alle nanodeeltjes detecteert en een die alleen roet ziet.”

Ook zijn Nijmeegse collega Theo Rasing vindt dat nanodeeltjes in het lab meer aandacht verdienen. “Goed punt. Ik heb het al opgevoerd binnen ons Institute for Molecules and Materials.” Rasings onderzoek richt zich onder meer op het maken van magnetische oxides van metalen als ijzer, kobalt en nikkel, in heel kleine clusters. “Het is een vrij speciale bottom-up aanpak. We willen bestuderen hoe echte nanodeeltjes zich gedragen. Daarom verdampen we het materiaal in vacuüm, met een korte, intense laserpuls. Dat geeft deeltjes van een paar nanometer die we in eerste instantie in de bundel bestuderen, met spectroscopische technieken.”

Ook die deeltjes zijn tegenwoordig verdacht, al weet volgens Rasing nog niemand er echt het fijne van. “Zelfs een materiaal als tinoxide, dat onschuldig lijkt, zou schadelijk kunnen zijn wanneer je de deeltjes microscopisch klein maakt. Er zijn aanwijzingen dat ze dan als katalysator gaan werken, en dat er radicalen worden gevormd die reageren met alles wat toevallig in de buurt zit.”

Dat het NanoNed-onderzoeksprogramma er nog weinig mee doet, vindt Rasing geen wonder. “Dat programma is een paar jaar geleden opgesteld. Toen is wel geld opzij gezet voor technology assessment, voor het meten van de impact op de maatschappij, maar van de mogelijke toxiciteit van nanodeeltjes had men nog geen idee. Nu speelt het wel, en ik hoop dat er op korte termijn ook geld voor komt.” In zijn ogen verdient het absoluut meer aandacht. “Ook vanwege de factor ‘onbekend maakt onbemind’. Je wilt niet dat het idee ontstaat dat nanodeeltjes heel enge dingen zijn.”

Bron: C2W23