Nanomaterialer i byggeriet

Dette skal entreprenører overveje, før de bruger nanomaterialer

Nanomaterialer bliver mere og mere almindelige i byggeriet, men sammen med fordelene kommer der risici, der bør diskuteres med leverandørerne
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

“Der er rigelig plads i bunden.” 

Disse ord fra den amerikanske fysiker Richard Feynman i 1959 varslede om et nyt felt, hvor man fokuserede på at manipulere de enkelte atomer direkte. Siden 1980’erne har vi kaldt dette felt for nanoteknologi. 

I dag indeholder kosmetik, sportsudstyr, elektronik, medicinsk udstyr og, ja, byggematerialer alle nanopartikler, og anvendelsen forventes af stige. “I 2025 forventes det, at 50 % af byggematerialer indeholder nanomaterialer,” siger Bill Looney, miljødirektør for det multinationale ingeniørfirma AECOM, i Blue Book-bogen “Property and Construction Handbook” fra 2014.  

Det lyder lovende – men det kan også vise sig at være bekymrende, da man endnu ikke fuldt ud forstår risici for mennesker og miljø ved nanomaterialer i byggeriet.  

Fordelene er dog tydeligere. Når nanomaterialer anvendes til byggeri, udviser de nogle værdifulde og overraskende egenskaber. Her er nogle eksempler:  

  • Lettere og mere holdbar beton til motorvejsanlæg
  • Miljøvenlig maling, der renser luften ved at absorbere drivhusgasser og producere ilt
  • Selvrensende glas, der er vand- og smudsafvisende
  • Tyndere, lettere og stærkere isolering
  • Overflader, der dræber COVID-19 og andre vira ved kontakt

Du kan se nogle af de nyeste produkter med nanopartikler ved at besøge Construction Nanomaterial Inventory, der er sammensat af Center for Construction Research and Training (CPWR). CPWR har designet oversigten for at hjælpe fagfolk og entreprenører i byggebranchen med lettere at forstå fordele og risici ved nanomaterialer.

Definition af nanomaterialer

Inden entreprenører bruger nanomaterialer i byggeriet, er det nyttigt for dem at vide, præcis hvad det er.  

Definitionen fra EU er strammere end den, der anvendes i USA, Japan eller Kina, ifølge Denis Koltsov, direktør og konsulent i nanoteknologi hos BREC Solutions samt formand for ISO/TC229-standarden for nanoteknologi.  

“Nano” kan henvise til partikler, skalaer, teknologi eller andre faktorer i henhold til “Nanomaterials in construction – what is being used, and where?”, der er en afhandling finansieret af Institution og Occupational Safety and Health.  

I denne afhandling nævner Wendy Jones fra Loughborough University i England og hendes medforfattere flere muligheder:  

  • Materialer, der indeholder partikler, der måler 1-100 nanometer (en centimeter består af 10 mio. nanometer)
  • Materialer, der indeholder skalaer i nanostørrelse og enorme interne overfladearealer såsom silica aerogel-isolation
  • Materialer, der er lavet med vilje ved hjælp af nanoteknologi, også kaldet engineered nanomaterials (ENMs), i modsætning til de naturligt forekommende som fint strandsand eller vira
  • Materialer, der er forbundet med hinanden, hvilket åbner op for spørgsmål om, hvor stor en del af partiklerne, der skal være i nanostørrelse

For at man kan regulere nanomaterialer i byggebranchen eller forstå producentens oplysninger, kræver det, at man er enige om, hvad det er. Men ofte er mærkning ikke påkrævet, og producenterne rapporterer muligvis ikke, at de har inkluderet nanomaterialer i produktoplysningerne eller på sikkerhedsdatabladet. 

Mindre, men mere bioreaktive

Nanomaterialernes lille skala er det, der giver dem deres fordele – og farer. Sammenlignet med større partikler af samme materiale, gør det meget større overfladeareal pr. masseenhed nanopartikler meget mere reaktive.  

For eksempel kan mange ENM’er trækkes ned i lungerne eller absorberes gennem huden. National Institute of Occupational Safety and Health har udgivet Recommended Exposure Limits med grænseværdier for kulstofnanorør (CNT) og ultrafin titandioxid. Ligesom asbest er CNT’er blevet forbundet med betændelse og ardannelse i lungerne. Titandioxid kan medføre skade på lungerne ved indånding, men kan også passere gennem blod-hjerne-barrieren, og her er indvirkningen ukendt. 

Medfødt eller konstrueret beskyttelse 

For at undgå skadevirkninger fra fremmede partikler har kroppen naturlige beskyttelsesmekanismer. Men hvor godt de fungerer, afhænger af selve partiklen. 

“I lungerne findes der normalt makrofager eller celler, der bortskaffer fremmedlegemer,” siger Jones. “De kan omgive små eller meget korte partikler samt dem, der er samlet i en kugle, og fjerne dem. Men makrofager kan ikke nå hele vejen rundt om lange fibre. Så disse fibre kan ikke komme ud igen.”

Det handler ikke om, at nanomaterialer har fibre, men hvilken form og størrelse de har. Det kan være muligt at nedsætte den potentielle risiko ved nanomaterialer som CNT’er. For eksempel kan en producent bruge belægninger eller forskellige behandlingsmetoder eller erstatte fibermaterialer med kortere eller mere kugleformede materialer. Det vigtige ligger i ikke at miste de ønskede egenskaber. 

“Hvis man designer ethvert nanomateriale anderledes, håndterer kroppen det måske også anderledes,” siger Jones. “I teorien kunne man redesigne dem til at være mindre problematiske.”

Særlige risici i byggeriet 

“Man kan bruge CNT i grebet på en tennisketsjer, hvor det forbliver i en fast form og aldrig udgør et problem,” siger Jones. “Men det fortæller dig ikke, hvilke problemer du får, hvis det bruges i beton, efterlades i 20 år og derefter bliver brudt ned.” 

Det er endnu mere forvirrende, at selv hvis du ikke tilsætter nanomaterialer i beton, kan det frigive det, når det rives ned. Faktisk kan skæring, slibning, sandblæsning eller spraymaling alt sammen producere støv eller tåger, der kan indåndes, sluges eller absorberes.  

For at evaluere risikoen skal man bestemme eksponering og dosis, som arbejderen får, men den forskning kan være kompleks. Generelt udgør partikler fra aerosoler og pulvere den største bekymring.  

Men byggearbejderens eksponering er sandsynligvis lille, siger Jones, især hvis det kontrolleres med beskyttelsesforanstaltninger. Når man arbejder med pulvere eller aerosoler, betyder det for eksempel dæmpning med vand, støvfjernelse ved kilden og brug af tilpassede N95-masker (FFP3-masker i EU og KN95-filtre i Kina).

Spørgsmål og svar 

CPWR’s Toolbox Talks om nanoberigede materialer omhandler beskyttelse mod eksponering samt andre nyttige emner, herunder grundlæggende principper, identifikation, nanoberiget cement med titanium samt træbeskyttelse og maling. 

Derudover har NIOSH lavet en plakat til at guide dem, der arbejder med nanomaterialer i byggebranchen, i at undgå eksponering. Plakaten dækker tre kategorier af ENM’er med faldende potentiale for eksponering: tørt pulver med det største potentiale, opløsninger i væske eller fysisk bundne eller indkapslede nanopartikler. Plakaten giver derefter nogle spørgsmål, man kan stille, samt kontrol- og beskyttelsesforanstaltninger, der skal foretages alt efter nanomaterialet. 

Hvis et nyt materiale giver fordele, der er et bemærkelsesværdigt spring fremad, bør entreprenører muligvis spørge hos leverandøren, om det indeholder nanomaterialer. Hvis det gør, skal de spørge om den kemiske sammensætning, størrelse, form, elektriske ladning, opløselighed og struktur. Mulighederne er næsten uendelige, men det er kun visse egenskaber, der er knyttet til sundhedsproblemer.  

Ofte er det bedste råd om at vurdere og reagere på risici at gå tilbage til en gammel tommelfingerregel: Det er bedre at være for forsigtig. Uanset hvor lille risikoen er, eller hvor usandsynlige konsekvenserne er, betaler det sig altid at beskytte sig selv og sine ansatte mod farer. 

Kan integrering af mikroorganismer i mursten eller beton gøre materialerne selvhelbredende?