Environmental issues related to nanomaterials and the forest products industry

In recent years, considerable attention has been given to the unique and potentially beneficial properties of nanomaterials. At the same time, there has been wide speculation, but few published studies, concerning the environmental ramifications that may result from the use or production of nanomaterials.

Dr. Vickie Tatum recently prepared a paper reviewing the environmental science of nanotechnology as is relevant to the forest products industry. Her paper includes information on the use of nanomaterials within the industry, environmental fate and toxicity of nanoparticles, and an appendix concerning nanocellulose.

An excerpt from the Executive Summary is reproduced below.

“Nanomaterials (NMs) or nanoscale materials are typically defined as materials with at least one dimension between 1 and 100 nm. NMs typically have unique characteristics when compared to bulk materials of the same composition, in part due to their exceptionally high surface area to volume ratios. NMs play an important role in papermaking, with up to half of the world’s annual production of paper estimated to contain nanoparticulate fillers. The primary use of nanoscale materials in paper production today is in retention and drainage systems and coating formulations. The use and manufacture of NMs is growing and is expected to impact the forest products industry through both increased use of nanomaterials in the manufacturing process and as a manufacturing end product. For this reason, it is important to understand the environmental fate and effects of NMs.

At the current time, there appears to be nearly universal agreement that little is known about either the magnitude of releases of NMs to the environment or the fate and transport of those materials once they enter the environment. Research addressing these issues is hampered by the lack of universal agreement on terminology, standardization of appropriate test methodologies, and the difficulty in differentiating between manufactured and naturally occurring nanomaterials in the environment. However, most studies seem to support the conclusions that 1) in aquatic environments, most nanomaterials will aggregate and ultimately settle into the sediments; 2) in the atmosphere, the residence time of nanomaterials is short due to rapid diffusion to and deposition on surfaces, coagulation with larger particles, and evaporation of semi-volatile components; and 3) almost nothing is known about the behavior of manufactured nanomaterials in soil and sediment.”

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For more information, contact Dr. Vickie Tatum at the NCASI Southern Regional Center.

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Les questions environnementales reliées aux nanomatériaux et à l’industrie des produits forestiers

Depuis quelques années, on s’intéresse beaucoup aux propriétés uniques et au rôle prometteur des nanomatériaux. Parallèlement, on a fait beaucoup de suppositions sur les conséquences environnementales possibles pouvant découler de l’utilisation ou de la production de nanomatériaux. 

Dr. Vickie Tatum a récemment rédigé un article scientifique qui passe en revue les aspects environnementaux de la nanotechnologie qui sont pertinents à l’industrie des produits forestiers. Son article contient des renseignements sur l’utilisation des nanomatériaux dans l’industrie et sur le devenir et la toxicité des nanoparticules dans l’environnement ainsi qu’une annexe sur la nanocellulose. Un extrait du résumé est présenté ci-dessous.

« On définit habituellement les nanomatériaux (NM), ou matériaux à l’échelle nanométrique, comme des matériaux dont la dimension se situe entre 1 et 100 nm. Les NM présentent généralement des caractéristiques uniques comparativement aux matériaux plus volumineux de même composition, notamment en raison du rapport surface de contact/volume exceptionnellement élevé. Les NM jouent un rôle important dans la fabrication du papier. On estime que plus de la moitié de la production annuelle mondiale de papier contient des charges nanoparticulaires. Aujourd’hui, on utilise surtout les NM dans les systèmes de rétention et d’égouttage ainsi que dans les sauces de couchage. On utilise et on fabrique de plus en plus les NM et l’on s’attend à ce que leur impact sur l’industrie des produits forestiers se manifestera par une plus grande utilisation à la fois comme intrant dans le procédé de fabrication et comme produit fini. C’est pourquoi il est important de comprendre le devenir et les effets des NM dans l’environnement.

Présentement, il semble y avoir un consensus général sur le fait que l’on en sait peu sur l’ampleur des rejets de NM dans l’environnement, ou sur le devenir et le transport de ces matériaux une fois dans l’environnement. Les travaux de recherche sur ces questions avancent peu en raison de l’absence de consensus sur la terminologie, du manque de standardisation des méthodes d’essai appropriées et de la difficulté à pouvoir distinguer les nanomatériaux fabriqués de ceux qui sont présents naturellement dans l’environnement. Par contre, la plupart des études semblent en arriver à la conclusion que, 1) en milieu aquatique, la plupart des nanomatériaux forment des agrégats et finissent par se déposer dans les sédiments; 2) dans l’atmosphère, le temps de résidence des nanomatériaux est court en raison de leur rapidité à se diffuser et à se déposer sur des surfaces, de leur capacité à former des flocs avec des particules plus grosses et de l’évaporation des composés semi-volatils; 3) on ne sait presque rien sur le comportement des nanomatériaux fabriqués lorsqu’ils se trouvent dans les sols et les sédiments. »

Vous pouvez télécharger cet article à partir du site réservé aux membres. Pour en savoir plus, veuillez contacter Dr. Vickie Tatum au bureau du Centre régional de NCASI du sud des États-Unis.

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