O uso crescente de nanotubos de carbono (CNTs) – e uma proposta na União Europeia para proibir toda a classe de materiais – destaca a necessidade de uma abordagem atualizada e padronizada para avaliar os impactos humanos e ambientais dos CNTs e dos produtos que os contêm, de acordo com um novo estudo colaborativo de coautoria de pesquisadores da Rice University.



Mais de 5.000 toneladas de CNTs são produzidas anualmente para uso em laboratórios de pesquisa e indústrias comerciais. Devido às suas propriedades únicas, os CNTs são utilizados em diversas aplicações, como baterias, materiais de construção leves, têxteis funcionais, dispositivos vestíveis e, cada vez mais, em pesquisas biomédicas.

"À medida que avançamos em direção a uma revolução energética e de materiais limpa e diversificada, o campo dos materiais avançados precisa de um caminho claramente definido e baseado na ciência em medição, identificação, classificação e relatórios ao longo de todo o ciclo de vida do material, desde o desenvolvimento até o descarte, a fim de escalar totalmente os CNTs em todos os setores e indústrias, ao mesmo tempo que beneficia a sociedade e o meio ambiente", disse Rachel Meidl, pesquisadora de energia e sustentabilidade do Instituto Baker de Políticas Públicas de Rice e coautora do estudo publicado na revista Nature Reviews Materials .

Em 2019, uma organização não governamental da União Europeia (UE) adicionou nanotubos de carbono a uma lista de produtos químicos que eles acreditam "deveriam ser restringidos ou proibidos na UE", citando preocupações de alguns dos muitos trabalhos publicados que estudaram a toxicologia e persistência ambiental de nanotubos de carbono.

Os autores do novo estudo investigaram como os nanotubos de carbono foram classificados quimicamente, dadas as suas diversas formas e formas de processá-los, modificá-los ou utilizá-los. Os resultados dos estudos toxicológicos e ambientais variaram amplamente, dependendo dessas diferentes formas de nanotubos de carbono e de como os estudos foram conduzidos.

"Percebemos que havia tantas formas diferentes de nanotubos de carbono, que parecia estranho que materiais tão diversos pudessem ser classificados sob o mesmo nome", disse Daniel Heller, co-autor do estudo, chefe do Laboratório de Nanomedicina do Câncer no Memorial. Sloan Kettering Cancer Center e ex-aluno do Rice.

"Também descobrimos que os riscos toxicológicos e ambientais dos nanotubos de carbono dependem muito dessas diferenças, assim como diferentes formas de dióxido de silício podem causar a doença pulmonar silicose ou ajudar a manter os dentes limpos como ingrediente de pasta de dente."

Os autores sugerem que o volume e a prevalência destes materiais e o quadro de risco matizado e inconsistente exigem que sejam classificados e definidos com mais precisão, a fim de identificar riscos toxicológicos e ambientais. Os investigadores devem adoptar métodos de classificação mais consistentes, padrões de medição e consideração de potenciais impactos toxicológicos e ambientais ao longo de todo o ciclo de vida dos materiais que contêm nanotubos de carbono, incluindo quando são utilizados para substituir materiais mais tóxicos ou poluentes, disseram.

Os autores recomendam a construção de um quadro abrangente para classificar, caracterizar e avaliar os potenciais impactos dos CNT na saúde, no ambiente e na segurança, porque teria um impacto positivo tanto na investigação como na indústria. E estas tarefas fornecerão aos decisores políticos as ferramentas baseadas em dados para regularem selectivamente os subconjuntos de CNT considerados de alto risco, garantindo ao mesmo tempo que quaisquer restrições à síntese, produção, fabrico, utilização, transporte e eliminação sejam baseadas na ciência e minimamente perturbadoras para a saúde. o campo emergente dos nanomateriais de carbono.

Além disso, a transição para uma economia circular de carbono significará que os investigadores trabalharão para eliminar os resíduos ou utilizar caminhos de valorização do carbono que considerem o CNT em fim de utilização e os produtos baseados em CNT como um recurso.

“Os nanotubos de carbono podem ter muito menos necessidades energéticas e materiais, bem como menos consequências ambientais e sociais do que outros materiais, tornando-os ideais para a transição energética”, disse o co-autor Matteo Pasquali, A.J. Hartsook Professor de Engenharia Química e Biomolecular e diretor do Rice's Carbon Hub. “Por exemplo, são a única alternativa credível ao cobre e ao alumínio para electrificação em grande escala e ao aço para construção em grande escala.

“Os estudos toxicológicos realizados nos primeiros tempos deram resultados contrastantes e já não são aplicáveis ​​à nova geração de materiais, que está a ser feita com muito melhor controlo de estrutura, pureza e forma macroscópica”, continuou. “A normalização das classificações CNT é necessária para separar o joio do trigo, para que os decisores políticos sejam capazes de minimizar os riscos para os trabalhadores e os consumidores, ao mesmo tempo que criam segurança regulamentar para a indústria, os investigadores e o público em geral”.

Os autores argumentam que abordar este problema a partir de uma perspectiva sistêmica apresenta oportunidades para expandir a aplicação de materiais de carbono nos setores industrial, comercial e médico; apoiar uma força de trabalho dinâmica e qualificada; garantir o desenvolvimento responsável, a utilização e a gestão do fim da vida útil, do laboratório ao mercado; e ajudar o mundo a cumprir as metas climáticas globais e os objetivos de sustentabilidade.

Mais informações: Mijin Kim et al, Segurança humana e ambiental de nanotubos de carbono ao longo de seu ciclo de vida, Nature Reviews Materials (2023). DOI:10.1038/s41578-023-00611-8
Fornecido pela Rice University