Nanomaterial inom byggande

Vad entreprenörer bör tänka på innan de använder nanomaterial

Nanomaterial blir allt vanligare i byggbranschen, men med fördelarna följer även en del risker som man bör ta upp med leverantören
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

”Det finns gott om plats på botten.”

Så sa den amerikanske fysikern Richard Feynman 1959, när han lade grunden till ett helt nytt forskningsområde – som innebar att man gjorde ändringar direkt i enskilda atomer. Sedan 1980-talet har det här fältet kallats för nanoteknik.

Idag finns nanopartiklar i kosmetika, sportutrustning, elektronik, medicinteknik – och ja, i byggmaterial. Den användningen förväntas öka. ”2025 räknar man med att över 50 % av allt byggnadsmaterial kommer att innehålla nanomaterial”, säger Bill Looney, miljöansvarig på den multinationella ingenjörsfirman AECOM, i fastighets- och konstruktionshandboken 2014 Blue Book.

Det låter lovande, men kan också ge upphov till en viss oro med tanke på att riskerna med nanomaterial för människor och miljö ännu inte är helt kartlagda.

Fördelarna är desto tydligare. Som byggmaterial uppvisar nanomaterial några värdefulla och förvånande egenskaper. Här är några exempel:

  • Lättare och mer motståndskraftig betong för vägbygge
  • Miljövänlig målarfärg som renar luften genom att absorbera växthusgaser och producera syre
  • Självrengörande glas som stöter bort vatten och smuts
  • Tunnare, lättare och starkare isolering
  • Ytbeläggningar som dödar covid-19 – och andra virus – vid kontakt

Om du vill ta en titt på några av de senaste produkterna som har framställts med nanopartiklar kan du besöka Construction Nanomaterial Inventory, som sammanställs av Center for Construction Research and Training (CPWR). CPWR har tagit fram den här katalogen för att hjälpa byggarbetare och entreprenörer att bättre förstå både fördelar och risker med nanomaterial.

Definition av nanomaterial

Innan man använder nanomaterial för att bygga är det bra om entreprenören förstår exakt vad materialet består av.

Den definition som används inom EU är striktare än den som används i USA, Japan eller Kina, säger Denis Koltsov, direktör och konsult för nanoteknik på BREC Solutions och ordförande för den kommitté som arbetar med standarden ISO/TC229 för nanoteknik.  

Nano kan användas för att beskriva partiklar, tomrum, teknik eller andra faktorer, förklarar man i artikeln Nanomaterials in construction – what is being used, and where?, som finansieras av Institution of Occupational Safety and Health.

I artikeln nämner Wendy Jones från Loughborough University i England och hennes medförfattare flera möjligheter:

  • Material som innehåller partiklar som är 1–100 nanometer stora (en nanometer motsvarar en miljarddels meter)
  • Material som innehåller tomrum i nanostorlek och en enorm intern ytarea, till exempel isoleringsmaterial av kiselbaserad aerogel
  • Material som skapas avsiktligt med hjälp av nanoteknik – så kallade tillverkade nanomaterial (ENM) – snarare än sådana som uppstår naturligt, som finkornig strandsand eller virus
  • Material som är sammanfogade, vilket öppnar för frågor om hur stor andel av partiklarna som måste vara i nanoformat

För att man ska kunna reglera användningen av nanomaterial i byggbranschen och förstå informationen från tillverkaren måste man naturligtvis vara överens om hur de ska definieras. Ofta krävs dock ingen märkning, och tillverkaren kanske inte anger nanomaterial i produktinformationen eller säkerhetsdatabladet.

Mindre, men mer bioreaktivt

Att nanomaterialen är så små är just det som möjliggör deras fördelar – men också deras faror. I jämförelse med större partiklar av samma material har nanopartiklarna större ytarea per massenhet, vilket gör dem mycket mer reaktiva.

Många tillverkade nanomaterial kan till exempel inhaleras i lungorna eller absorberas genom huden. National Institute of Occupational Safety and Health har tagit fram rekommenderade gränsvärden för exponering för kolnanorör (CNT) och ultrafin titandioxid. Precis som asbest har CNT kopplats till inflammation och ärrbildning i lungorna. Titandioxid kan ge lungskador genom inandning, men kan också ta sig igenom blod-hjärnbarriären. Effekterna av det är ännu okända.

Inneboende eller tillverkat skydd

Kroppen har naturliga försvarsmekanismer för att skydda sig mot främmande partiklar. Hur väl dessa fungerar beror dock på partikeln i sig.

”I lungorna finns makrofager eller celler som normalt avlägsnar främmande ämnen”, säger Wendy Jones. ”De kan sluta sig kring mycket små eller korta partiklar, eller sådana som är ihoptrasslade till en boll, och föra bort dem. Men längre fibrer kan makrofagerna inte helt omsluta. Sådana fibrer kan därför inte komma ut igen.”

Frågan är inte om ett nanomaterial innehåller fibrer eller inte, utan vilken form och storlek fibrerna har. Det skulle kunna vara möjligt att minska de potentiella riskerna med nanomaterial som CNT. Tillverkaren kan till exempel använda beläggningar eller andra bearbetningsmetoder, eller byta ut fibrösa material mot kortare eller mer kulliknande former. Det väsentliga är att man inte går miste om de önskvärda egenskaperna.

”För varje nanomaterial kan en annorlunda utformning också innebära att ämnet beter sig annorlunda”, säger Wendy. ”I teorin skulle man kunna omforma dem så att de blir mindre av ett problem.”

Särskilda risker i byggbranschen

”Man skulle kunna använda CNT i skaftet till ett tennisracket, där det behåller sin fasta form och aldrig blir till ett problem”, säger Wendy Jones. ”Men det säger ingenting om vilka problem som skulle kunna uppstå om man blandar ner det i betong, låter det vara i 20 år och sedan bryter sönder det.”

Ännu mer förbryllande är att även om man inte tillsätter nanomaterial till betongen så kan det hända att betongen ändå släpper ut dem när den förstörs. Faktum är att när man skär, slipar eller sprutar betong uppstår damm eller dimma som kan andas in, sväljas eller absorberas.

För att utvärdera riskerna måste man fastställa arbetarens exponering och dos, men sådana utredningar kan vara komplicerade. Generellt är det partiklar som utsöndras genom aerosoler och pulver som utgör den största faran.

Byggnadsarbetarens exponering är troligen ändå relativt låg, menar Wendy Jones, i synnerhet om man vidtar skyddsåtgärder. När man ska hantera pulver och aerosoler, till exempel, så betyder det vattendämpning, dammutsugning vid källan och användning av munskydd av typen N95 (FFP3 i EU eller KN95-filter i Kina).

Frågor och svar

CPWR:s Toolbox Talks om nanotekniska material tar upp exponeringsskydd och annat matnyttigt som grundläggande principer, identifiering, nanoteknisk cement med titan samt medel för bestrykning och betsning av trä. 

NIOSH har också gjort en plansch som hjälp för de som arbetar med nanomaterial i byggbranschen med information om hur man undviker exponering. På planschen finns tre olika kategorier av tillverkade nanomaterial, ordnade efter exponeringspotential: torrpulver har högst potential, därefter vätskesuspension och till sist fysiskt bundna eller inkapslade nanopartiklar. Planschen innehåller också frågor att ställa liksom åtgärder för kontroll och skydd som bör vidtas för respektive nanomaterial.

Om ett nytt material erbjuder fördelar som innebär ett anmärkningsvärt skutt framåt kan det vara idé för entreprenören att fråga leverantören om det innehåller nanomaterial. Om det gör det bör man fråga om kemisk sammansättning, storlek, form, elektrisk laddning, löslighet och struktur. Möjligheterna är i stort sett obegränsade, men det är bara vissa av egenskaperna som är kopplade till hälsoproblem.

Ofta är det bästa rådet när det gäller att bedöma och bemöta risker en gammal sanning: ta det säkra före det osäkra. Oavsett hur liten risken är, eller hur osannolikt det är att någonting skulle gå fel, lönar det sig alltid att skydda sig själv och sina medarbetare mot fara.

Kan mikroorganismer som tillförs till tegel eller betong göra materialet självläkande?