تأثيرات بيئية لتقنيات الصغائر

لتقييم المخاطر الصحية لجزئيات الصغائر المصنعة، لابد من تقويم دورة الحياة الكاملة لتلك الجزئيات، متضمنةً عملية تصنيعها، تخزينها وتوزيعها بالإضافة إلى تطبيقها وإساءة استخدامها والتخلص منها كذلك. كما أن التأثيرات الناجمة على البشر والبيئة قد تتنوع وتتغير خلال مراحل عديدة من دورة حياتها.

و قد حدد تقرير[3] الجمعية الملكية مخاطر جزئيات أوأنابيب الصغائر المنبعثة خلال عملية التخلص منها أو تدميرها وإعادة تدويرها. كما أوصى التقرير بأن "الشركات المصنعة للمنتجات المختلفة والتي تقع تحت أنظمة مسؤولية المنتجين الموسعة ومنها تشريعات نهاية عمرها التشغيلي، تقوم بنشر الإجراءات التي تلخص كيفية التعامل مع مثل تلك المواد بالإضافة إلى تقليل فرص التعرض البشري والبيئي لها" ص13. وفي تحركٍ ل معهد الأغذية والمعايير الزراعية يعكس التحديات التي تضمن تنظيم دورة الحياة، قام باقتراح ضرورة دمج معايير بحث وتطوير تقنية الصغائر ضمن معايير المستهلك والعامل والبيئة. كما اقترح كذلك أن كلاً من المنظمات الغير حكومية والجماعات الأهلية الأخرى تلعب دوراً جوهرياً في تنمية وتطوير تلك المعايير.

المقال الرئيسي: تطبيقات الطاقة لتقنية النانو قد يكون لتقنية النانو تأثيراً عظيماً على إنتاج الطاقة النظيفة. فالأبحاث الجارية تستهدف الاستفادة من المواد النانوية لأغراضٍ تتضمن خلايا شمسية أكثر كفاءة، خلايا وقود عملية وكذلك بطاريات صديقة للبيئة. وتتمثل أكثر مشروعات تقنية الصغائر تقدماً والمرتبطة بمجال الطاقة عمليات: التخزين، التحويل، تحسينات التصنيع من خلال تقليل المواد ومعدلات العملية، توفير الطاقة (من خلال وعلى سبيل المثال العزل الحراري الأفضل من ذي قبل)، بالإضافة إلى زيادة مصادر الطاقة المتجددة.

إلا أنه من الملاحظ أن البطاريات الشمسية المتاحة تجارياً في وقتنا الحالي تتسم بالكفاءة المنخفضة والتي تتراوح بين 15- 20%. وتهدف الأبحاث الجارية حالياً إلى الاستفادة من أسلاك النانو بالإضافة إلى المواد النانوية الأخرى على أمل تصنيع خلايا شمسية أرخصٍ وأعلى كفاءةٍ عن تلك المتوافرة حالياً وو المتمثلة في خلايا السيليكون التقليدية.[4] وقد ساد المعتقد أنتلك الأجهزة القائمة على الإلكترونيات النانوية ستمكن من تصنيع المزيد من الخلايا الشمسية، بالإضافة إلى أنه سيكون لها عظيم الأثر على مواجهة متطلبات الطاقة العالمية.

و مثال آخر على أحد اشكال الطاقة الصديقة للبيئة يتمثل في استخدام خلايا الوقود القائمة على الهيدروجين. ولعل أهم مادة نانوية في خلايا الوقود هي ذلك العامل المساعد المكون من الكربون المدعوم بجزئيات المعادن النفيسة ذات الأقطار 1-5 نانومتر. وتحتوي المواد الملائمة لتخزين الهيدروجين على عددٍ كبيرٍ من المسام متناهية الصغر.

و قد تساهم تطبيقات تقانة النانو كذلك في تصنيع البطاريات. وبسبب كثافة الطاقة المنخفضة نسبياً للبطاريات التقليدية، يصبح وقت التشغيل محدداً بالإضافة إلى الحاجة إلى عملية إحلال أو إعادة شحن، هذا بالإضافة إلى أن العدد الضخم للبطاريات النافقة أصبحت تمثل مشكلةً في التخلص منها. كما أن المواد النانوية قد تمكن من تصنيع البطاريات ذات الشحنة الكهربية العالية أو المكثفات العالية ذات القدرة العالية على إعادة الشحن مرةً أخرى، والتي قد تكون مفيدة في حل مشكلة التخلص من البطاريات المستنفذة.

المقال الرئيسي: ترشيح نانوي من المتوقع أن يكون لكيمياء النانو تأثير كبير في معالجة المياه المستعملة، وتنقية الهواء وأدوات تخزين الطاقة.

و قد تستخدم الطرق الميكانيكية والكيميائية ضمن أساليب الترشيح الفعالة. حيث تستند أحد فئات أساليب الترشيح على استخدام الأغشية ذات أحجام الثقوب الملائمة، مما يسمح بحجز السائل خلف ذلك الغشاء. ومن ثم تعد الأغشية نانوية المسام مناسبةً لعملية الترشيح الميكانيكية والتي تتسم بأنها ذات مسام أصغر من 10 نانومتر ("الترشيح النانوي") والذي قد يتكون من أنابيبٍ نانويةٍ. ويستخدم الترشيح النانوي بشكلٍ رئيسيٍ بهدف إزالة الأيونات أو فصل السوائل المختلفة.

و توفر الجسيمات النانوية المغناطيسية طريقةً فعالةً ومعتمدةً في إزالة ملوثات المعادن الثقيلة من المياه المستعملة عن طريق الاستفادة من أساليب الفصل المغناطيسية. ويزيد استخدام الجسيمات النانوية من فعالية القدرة على امتصاص الملوثات بالإضافة إلى أنها عمليةٌ ليست بالمكلفة بالمقارنة مع طرق الترسيب والترشيح التقليدية.

و تتوافر بالفعل بعض أجهزة معالجة المياه التي تقوم بدمج تكنولوجيا النانو في الأسواق، إلا أن المزيد منها في طور التطوير والتنمية. وقد أثبتت إحدى الدراسات الحالية أن طرق فصل الأغشية النانوية منخفضة التكلفة فعالة في عملية إنتاج المياه الصالحة للشرب.[5]

كما أثبتت جسيمات الحديد النانوية قدرتها كعاملٍ مزيلٍ للسموم في تنظيف ملوثات البيئة من مواقع براونفيلد.[6]