Wat zijn grafeen-gerelateerde materialen?

Grafeen bestaat uit koolstofatomen die aan elkaar vast zitten in een honingraatstructuur. Grafeen-gerelateerde materialen bestaan voor het grootste deel uit een of meerdere lagen van deze structuur. Soms zitten er nog zuurstofmoleculen aan het oppervlak vast. Dan spreek je van grafeenoxide or gereduceerd grafeenoxide. Deze materialen hebben bijzondere eigenschappen. Ze zijn bijvoorbeeld bijzonder sterk en kunnen goed stroom en warmte geleiden. Ze zijn mogelijk bruikbaar in elektronische apparaten en batterijen of om andere materialen te verstevigen.
Europa verwacht veel van deze materialen. Al in 2013 richtte de EU Europese Unie (Europese Unie) het onderzoeksprogramma “Graphene Flagship” op en gaf het een miljard euro aan dit programma. Hiermee deden bedrijven en onderzoeksorganisaties onderzoek naar de mogelijke toepassingen van deze materialen.

Toepassing onderzocht, maar aandacht voor risico’s ontbreekt

Van meerwandige koolstofnanobuizen, titanium dioxide nanodeeltjes en silica nanodeeltjes is al bekend dat dit soort (nano)materialen schade in de longen veroorzaken als mensen ze inademen. Sommige van deze nanodeeltjes veroorzaken ook DNA- Desoxy nucleinezuur (Desoxy nucleinezuur)schade en zelfs longkanker. Dat deze schadelijke effecten optreden komt deels doordat deze materialen niet of langzaam afbreken. Ook van grafeen-gerelateerde materialen is bekend dat ze niet of langzaam afbreken.
Het waarnemingscentrum van de Europese Unie voor nanomaterialen (EUON European Union Observatory for Nanomaterials (European Union Observatory for Nanomaterials )) maakte recent een overzicht over de gevaren van grafeen-gerelateerde materialen. Uit dit overzicht blijkt dat deze materialen na inademing soms ontsteking en schade in de longen veroorzaken.
Er zijn nu ook sterke aanwijzingen dat DNA-schade en ontstekingen in de longen ontstaan bij inademing van grafeen-gerelateerde materialen. Onderzoekers hebben laten zien dat als ratten grafeenoxide inademen, DNA-schade in de longen ontstaat. 

Niet alle grafeen-gerelateerde materialen zijn even gevaarlijk

Grafeen-gerelateerde materialen zijn een brede groep van materialen. Ze kunnen verschillen in vorm, samenstelling, grootte en dikte. De verschillende typen grafeen-gerelateerde materialen zijn waarschijnlijk niet allemaal even gevaarlijk. Ook hangen de effecten sterk af van de blootstellingsconcentratie.
Dat blijkt bijvoorbeeld uit onderzoek naar hoe de eigenschappen van grafeen de schadelijkheid bepalen. Het bleek dat materialen met verschillende eigenschappen andere effecten kunnen hebben.

De toepassing heeft invloed op het gevaar

Grafeen-gerelateerde materialen kunnen op allerlei manieren worden gebruikt. Bijvoorbeeld in coatings, composieten (zoals aanrechtbladen) en batterijen. De manier waarop je deze materialen gebruikt, heeft invloed op de gevaren ervan.
In een composiet bijvoorbeeld komen grafeen-gerelateerde materialen vast te zitten. Daardoor komen ze niet eenvoudig vrij. Uit Europees onderzoek blijkt dat zulke deeltjes bij slijtage soms wel vrijkomen. Maar dan zijn deze deeltjes niet gevaarlijker dan de deeltjes die vrijkomen bij slijtage van composieten zonder grafeen-gerelateerde materialen.

Wat vindt het RIVM?

De gevaren van materialen zoals grafeen zijn bekend. Daarom vindt het RIVM dat er meer aandacht moet zijn voor de gevaren van het gebruik van grafeen. Tot nu toe is er vooral aandacht geweest voor de mogelijkheden van gebruik. We verwachten dan ook dat er de komende jaren steeds meer toepassingen van grafeen-gerelateerde materialen op de markt komen.

Omgaan met de diversiteit aan typen

Organisaties als het RIVM hebben de taak om te onderzoeken of deze materialen een risico vormen voor de gezondheid. Een grote uitdaging hierbij is dat er veel verschillende typen zijn. Hierdoor kunnen we niet de veiligheid van elk type apart beoordelen. Dit moet in groepen worden aangepakt, waarbij je materialen indeelt op basis van materiaaleigenschappen. Daarna wordt de veiligheid van elke groep bepaald. Dit is eerder al gedaan voor andere nanodeeltjes zoals koolstofnanobuisjes.
Voor een risicobeoordeling van een groep materialen is het belangrijk dat je de materiaaleigenschappen goed meet en beschrijft. Ook dit is een uitdaging voor grafeen-gerelateerde materialen. In 2022 is er een systeem bedacht om grafeen-gerelateerde materialen te meten en te classificeren. Dit hebben we al eerder gesignaleerd. Het is belangrijk dat zo’n gestandaardiseerd systeem verder wordt ontwikkeld, bijvoorbeeld binnen de International Organization for Standardization (ISO International Organization of Standardization (International Organization of Standardization)). De eerste stap daarvoor is nu voor grafeen-gerelateerde materialen gezet.

Wie is nu aan zet?

Naast de ontwikkeling van standaard meetmethoden moet er meer onderzoek komen naar de veiligheid van grafeen-gerelateerde materialen. Langdurende dierproeven zijn nodig om te achterhalen of deze materialen voor blijvende DNA-schade en longkanker kunnen zorgen na inademing. Het zou goed zijn als bedrijven, overheden en organisaties als het RIVM gaan samenwerken om zulk onderzoek uit te voeren. Zo’n samenwerking zorgt ervoor dat de resultaten van een onderzoek beter te gebruiken zijn bij de risicobeoordeling. Ook kunnen kosten dan worden gedeeld. Eerder is samenwerking succesvol geweest voor onderzoek naar de schadelijkheid van ceriumoxide nanodeeltjes na inademing.
Er zijn duidelijke aanwijzingen dat grafeen-gerelateerde materialen mogelijk gevaarlijk zijn als ze in de lucht vrijkomen. Uit voorzorg moeten bedrijven daar rekening mee houden. Bijvoorbeeld door geen producten te ontwikkelen waarbij deeltjes in de lucht kunnen vrijkomen. Ook kunnen bedrijven al voorzorgsmaatregelen nemen in fabrieken waar ze deze materialen maken. Zo kunnen ze ook hun werknemers beschermen.
Bedrijven kunnen ook al in de ontwerpfase van deze materialen rekening houden met mogelijke gevaren. Het RIVM gaf hiervoor al eerder adviezen. Bedrijven kunnen bijvoorbeeld grafeen-gerelateerde materialen meten in de lucht van werkplekken en onderzoeken tijdens welke productiestap deeltjes vrijkomen. Ook met die informatie kunnen bedrijven maatregelen nemen om blootstelling van werknemers kleiner te maken.