Nanotechnológia je vedný odbor zaoberajúci sa presnou a zámernou manipuláciou s hmotou na úrovni častíc s rozmermi približne 1 až 100 nanometrov s možnosťou nových aplikácií na základe ich vlastností a štruktúry. Nanomateriály vďaka svojim rozmerom a usporiadaniu nadobúdajú nové vlastnosti dané významnou zmenou fyzikálnych, chemických či biologických vlastností, ktoré im umožňujú ovplyvňovať a riadiť okolité prostredie na úrovni jednotlivých atómov a molekúl. Nanotechnológia preto predstavuje možnosť vytvorenia lepších materiálov a výrobkov. Ponúka nové prístupy v medicíne, počítačovej technike, kozmetickom priemysle a ďalších odvetviach hospodárstva a v súčasnosti nachádza uplatnenie aj v environmentálnej problematike.
Využitie nanotechnológií v environmentálnej problematike Masciangioli a Zhang (2003) rozdeľujú na tri oblasti: sanácie, monitorovanie a prevencia znečistenia. V rámci nanotechnológií boli vyvinuté účinné a finančne efektívne metódy sanácie hornín a vody s minimalizáciou vplyvu tejto technológie na životné prostredie a ľudské zdravie (US EPA, 2007). Mimoriadne alebo všestranné sanačné schopnosti nanočastíc sú založené najmä na týchto základných faktoroch:
• extrémne malá veľkosť častíc v rozsahu od 1 do 100 nm,
• veľký merný povrch vzhľadom na objem a zvýšená chemická a biologická reaktivita,
• nanočastice sa môžu vďaka svojim rozmerom efektívne transportovať povrchovou a podzemnou vodou.
Vďaka uvedeným vlastnostiam sa môžu napríklad nanočasticové kalové vody pod tlakom alebo gravitačne injektovať do znečisteného rezervoáru, ktorý je potrebné dekontaminovať alebo zlepšiť jeho samočistiace vlastnosti. Nanočastice zotrvávajú v suspenzii celý čas potrebný na prechod cez sanovanú zónu či materiál. To zvyšuje ich flexibilitu v technológiách in situ aj ex situ. Môžu sa použiť v kalových reaktoroch na čistenie znečistenej pôdy, sedimentov a pevného odpadu. Druhou možnosťou je ich aplikácia na povrch iného pevného nosiča, napríklad aktívneho uhlia alebo zeolitov. Zvýši sa tým efektívnosť dekontaminácie vody, zemín alebo plynov. Nanofiltračné metódy selektívne odstraňujú toxíny zo znečistenej zeminy, vody a vzduchu. Ponúkajú aj možnosť kombinácie monitorovania a spätnej väzby na meranie rozsahu znečistenia v rôznych zložkách životného prostredia.
Zo súčasne vyrábaných nanočastíc sú na sanáciu environmentálnych záťaží najvhodnejšie a najpoužívanejšie nanočastice elementárneho železa (nZVI), ktoré fungujú ako silné redukčné činidlo. Železo (Fe) je prirodzená zložka životného prostredia, a preto sa pri jeho použití pri sanáciách in situ nevnáša do prostredia cudzorodá alebo toxická látka. V súčasnosti sa úspešne využívajú aj nanočastice na báze uhlíka, ktoré majú vysokú sorpčnú kapacitu napríklad pri sorpcii PAU, pesticídov, farmaceutík a ďalších látok (Oleszczuk, 2009). Výskumy, pilotné projekty a prípravné práce v oblasti nanočastíc sa realizujú predovšetkým v USA (US EPA, 2008).
Do skupiny nanotechnológií sa zaraďuje aj využitie zeolitov pri sanáciách environmentálnych záťaží. Zeolity sa využívajú najmä ako sorbenty, molekulárne sitá a katalyzátory. Pri ochrane životného prostredia v chemickom priemysle sa zeolity využívajú pri odstraňovaní Cs137 a Sr90 z rádioaktívneho odpadu, pri odstraňovaní amoniaku a ťažkých kovov z priemyselnej odpadovej vody, pri vysúšaní plynov, oddeľovaní kyslíka a dusíka zo vzduchu, pri spracovaní ropy a pri ďalších aplikáciách, ktoré sa v súčasnosti overujú (Bowman, 2002). S rozvojom nanotechnológií prichádza aj nové využitie umelých zeolitov, ktoré sa dajú použiť aj v kombinácii s inými nanomateriálmi ako separačné membrány, chemické senzory či fotochemické materiály (Song et al., 2005).
© Atlas sanačných metód environmentálnych záťaží
Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová a Vlasta Jánová
Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2010, 360 s,
ISBN 978-80-89343-39-3