Probleem hierbij is dat van elke stof een oneindig aantal varianten op nanoschaal is te maken die – afhankelijk van onder meer de vorm, grootte, structuur en coating – elk weer andere eigenschappen hebben. Dit bepaalt of zo’n stof effecten heeft op mens en milieu, en zo ja, wat voor.

Dat maakt het testen en reguleren van al deze stoffen een lastige zaak. Tot nu toe mogen deze stoffen wereldwijd gewoon op de markt worden gebracht: ze zijn immers niet acuut giftig. Ook neemt het gebruik van nanomaterialen in rap tempo toe.

Zion Market Research schat dat de wereldwijde markt in nanomaterialen in 2022 op 16,8 miljard Amerikaanse dollar ligt. Market Study Report voorziet een nog snellere groei, tot 98 miljard dollar in 2025.

De afgelopen jaren verschenen steeds meer studies die de mogelijke risico’s van nanomaterialen in beeld brengen. Tegelijkertijd brengen ze aan het licht hoeveel kennis er nog ontbreekt.

Gevaarlijke stoffen

En dat is nog steeds het geval, zo blijkt uit een in 2018 verschenen rapport van het Milieuprogramma van de Verenigde Naties (Unep) dat is opgesteld voor de werkgroep van het Verdrag van Bazel.

Het rapport focust op mogelijke problemen rond afval dat nanomaterialen bevat. Vanwege het gebrek aan informatie is een beslissing omtrent de opname van nanomaterialen in de categorie gevaarlijke stoffen uitgesteld.

Wel is het advies om tijdens de verwerking van afval met nanomaterialen maatregelen te nemen om de blootstelling aan deze stoffen te minimaliseren. Het rapport biedt een interessante blik op het gedrag van nanodeeltjes tijdens verwerkingsprocessen.

Zo kunnen tijdens het breken en vermalen van bouwpuin, nanodeeltjes in de lucht komen. Bij het verbranden van afval met nanomaterialen komen bijvoorbeeld nanozinkoxide en nanoceriumdioxide in bodemas terecht, terwijl nanozilver gasvormig wordt.

Blootstelling

De EU neemt nu maatregelen om nanomaterialen te reguleren. Na jarenlang soebatten is in december 2018 Reach, de EU-verordening voor registratie, evaluatie en autorisatie van chemische stoffen, officieel aangepast voor nanomaterialen.

Vanaf januari 2020 is het verplicht voor bedrijven om deze materialen te registreren. Vanwege het speciale karakter van nanomaterialen, moet er veel meer en andersoortige informatie worden gegeven dan bij gewone chemicaliën.

“Het gaat bijvoorbeeld om informatie over de deeltjesgrootteverdeling, het oppervlakte van de deeltjes, of er een coating op zit, en wat de oplossnelheid van de deeltjes is”, aldus Eric Bleeker, onderzoeker bij het RIVM en lid van de expertgroep voor nanomaterialen van het Europees Agentschap voor chemische stoffen (Echa).

Reach verplicht registratie van nanomaterialen vanaf 1 ton, maar 70% van de opgegeven materialen valt onder die grens.

Al dit soort eigenschappen beïnvloeden de blootstelling aan nanodeeltjes, het gedrag van deze deeltjes in mens en milieu en de toxicologische risico’s. Ook is er meer aandacht voor inademing als meest risicovolle blootstellingsroute voor de mens. Voor het milieu is dat via water.

“Het allerbelangrijkste is dat nanomaterialen nu geregistreerd kunnen worden”, stelt Bas Eickhout, Europarlementariër voor GroenLinks en lid van de milieucommissie van het Europees Parlement (Envi). Maar de hoeveelheid aan te leveren informatie vindt hij toch nog beperkt. Ook vanaf welk niveau dat moet gebeuren.

Over dat laatste is onder experts het meest te doen: Reach verplicht registratie van nanomaterialen vanaf 1 ton. Terwijl een analyse van het Franse register voor nanomaterialen toont dat 70 procent van de opgegeven materialen onder die grens valt.

Herziening definitie

Daarbij komt ook dat de definitie van nanomaterialen nog steeds niet herzien is door de EU, wat al op stapel staat sinds 2011. Nu is het nog zo dat een materiaal uit minstens 50 procent aan nanodeeltjes moet bestaan. De wetenschappelijke commissie voor nieuwe gezondheidsrisico’s van de EU (Scenihr) hanteert echter een veel lagere grens, namelijk 0,15 procent aan nanodeeltjes.

“Het idee van nanodeeltjes is dat zodra ze ergens in zitten, ze effecten hebben”, legt Eickhout uit. “Je moet ze dus veel sneller als een nanomateriaal registreren. Maar de industrie heeft er baat bij dat dat niet gebeurt. Registreren kost immers tijd en geld.”

“De subgroep voor nanomaterialen van de Europese Commissie moet hierover een beslissing nemen. Zij heeft ook informatie van de industrie nodig. In de rapporten die de industrie aanlevert, wordt elke keer de technische complexiteit benadrukt, waardoor de discussies in de subgroep moeilijker worden en het langer duurt om tot een standpunt te komen.”

Bleeker: “Het laatste wat ik heb gehoord is dat herziening voorlopig weer op de lange baan is geschoven. Maar ik verwacht geen grote veranderingen in de definitie.”

Registratie producten

Een ander heikel punt is dat een aantal van de testrichtlijnen die het OECD ontwikkelt voor nanomaterialen en die voor Reach worden ingezet, waarschijnlijk niet voor 2020 klaar zal zijn. Hierdoor zouden bedrijven hun nanomaterialen alsnog niet kunnen registreren.

Bovenal blijven producten die al nanomaterialen bevatten, buiten schot. Azië is nog steeds de fabriek van de wereld, en tal van producten met nanomaterialen belanden in Europa. En uiteindelijk dus in de Europese afvalverwerking, tenzij dit afval wordt geëxporteerd voor verwerking.

Geïmporteerde producten met nanomaterialen blijven buiten schot bij de huidige vorm van REACH.

Verplichte registratie in de EU van producten met nanodeeltjes zou dit verhelpen. Dit is indertijd ook door het RIVM voorgesteld aan de EU, in een rapport uit 2013 met als titel ‘Verkenning van bouwstenen voor EU-wetgeving van nanomaterialen’. “Hier bleek op Europees niveau geen draagvlak voor te zijn”, vertelt Bleeker.

Veranderd karakter

Het Horizon 2020-project NanoFase moet nu meer licht werpen op wat er precies gebeurt met nanodeeltjes tijdens hun levensloop. Er wordt onderzocht welke nanodeeltjes loskomen uit producten, in welke mate en in welke fase: van productie tot afvalbeheer.

Ook wordt bestudeerd waar deze deeltjes vervolgens terechtkomen en welke veranderingen nanodeeltjes doormaken tijdens deze fasen. Alleen afval dat ontstaat tijdens het produceren van nanodeeltjes, bevat namelijk nanodeeltjes zoals die oorspronkelijk zijn ontworpen.

Deeltjes die loskomen tijdens het gebruik van producten kunnen al van karakter zijn veranderd. Waar het gaat om afvalverwerking van producten met nanodeeltjes heeft het gebruikte proces ook grote invloed: pyrolyse heeft een ander effect op nanodeeltjes dan mechanische recycling of thermische verwerking.

Dit bepaalt ook waar nanodeeltjes terechtkomen: in de lucht, de bodem of het water. Nanozilver wordt bijvoorbeeld in sokken gebruikt, vanwege de antibacteriële werking. “Als je die sokken wast, kunnen deze deeltjes loskomen”, vertelt Nico van den Brink, onderzoeker bij Wageningen University & Research en leider van een van de elf werkpakketten van NanoFase.

“Die nanodeeltjes komen via het rioolwater in de waterzuivering terecht, waar ook vaak zwavel aanwezig is. Dit reageert met nanozilver, waardoor je zilversulfide krijgt. Dat is heel slecht oplosbaar. Dus die nanodeeltjes blijven bestaan, maar deze worden minder goed opgenomen door organismen.”

“Terwijl het originele nanozilver meestal wel goed oplosbaar is: het laat ionen los in het water, die door organismen kunnen worden opgenomen. Al naar gelang het nanozilver wel of niet in de waterzuivering terechtkomt, is het lotgeval van dit soort nanodeeltjes in het milieu heel anders en daarmee de risico’s.”

Hotspots

Het uiteindelijke doel van NanoFase is het ontwikkelen van een raamwerk, dat wordt opgenomen in Euses (European Union System for the Evaluation of Substances). Bedrijven gebruiken dit systeem voor de registratie van stoffen voor Reach.

Het binnen het project ontwikkelde raamwerk bevat twee tools: SimpleBox4Nano en hetNanoFase-modelleersysteem. Aangezien er nog weinig studies naar nanodeeltjes zijn verricht, kan modelleren een uitkomst bieden.

“SimpleBox4Nano is een zogeheten ‘multimedia fate model’ waarin alle verschillende compartimenten – bodem, water en lucht – worden meegenomen”, legt Joris Quik uit, die de tool beheert bij het RIVM.

Met SimpleBox4Nano zijn lokale concentraties te berekenen, bijvoorbeeld rondom een fabriek of een afvalverwerkingsinstallatie.

“Het model berekent met relatief beperkte informatie wat bijvoorbeeld op regionale schaal de achtergrondconcentraties [gehalte waarin een van nature ontstane stof aanwezig is, red.] zijn van een bepaald nanomateriaal.”

“SimpleBox4Nano heeft echt een specifiek gebruik binnen de risicobeoordeling”, vertelt Quik verder. “In eerste instantie toets je een stof op een wat eenvoudige manier. Pas als je denkt dat het echt nodig is om de veiligheid aan te tonen van een stof, stap je over naar een geavanceerder model, zoals het NanoFase-modelleersysteem.”

Dit model brengt allerlei factoren met elkaar in verband, zoals hoeveel nanomateriaal van de lucht in het water terechtkomt en via het water op de bodem van bijvoorbeeld een rivier wordt afgezet. Aan de hand hiervan worden lokale concentraties berekend, bijvoorbeeld op een schaal van 1 bij 1 kilometer rondom een fabriek of een afvalverwerkingsinstallatie.

“Zo kun je zien waar hotspots ontstaan”, geeft Quik aan. “De ontwikkeling van dit geavanceerde model is een van de bijzondere uitkomsten van het NanoFase-project.”

Het vier jaar durende project, met een budget van circa 11,3 miljoen euro dat bijna geheel van de EU afkomstig is, loopt tot eind augustus 2019. Dan zal blijken of het alle ambities ook waar kan maken.