Wat zijn advanced materials?

Het is moeilijk om advanced materials onder een precieze omschrijving te vangen. Advanced materials kunnen sterk verschillen in samenstelling en bestaan vaak voor een deel uit organische stoffen en voor een deel uit anorganische stoffen. De 3-dimensionale structuur, en hoe de verschillende materialen met elkaar zijn verbonden, is vaak belangrijk voor de werking. De materiaaltechnologie van nanomaterialen verschuift steeds meer van nanomaterialen die uit één stof bestaan, naar ‘advanced materials'. Advanced materials worden ook wel ‘next generation materials’, ‘smart materials’ of ‘materials for tomorrow’ genoemd.

Wat is het nut van advanced materials?

Verschillende groepen, zoals SusChem, zien advanced materials als een belangrijke aanjager van de Europese markt. SusChem is het Europees Technologie Platform (ETP) voor duurzame chemie. ETPs worden door de Europese Commissie gebruikt om voor bepaalde onderwerpen een strategische koers te ontwikkelen. Het platform denkt dat deze materialen belangrijk worden voor de circulaire economie en voor de energietransitie. Ook binnen Nederland wordt het nut van nieuwe ontwikkelingen in materialen gezien. En hoe dergelijke innovaties bij kunnen dragen aan duurzaamheid. Dit blijkt bijvoorbeeld uit een rapport over materiaalwetenschap in Nederland, en een roadmap over ‘high tech materials’.

Voorbeelden

Voorbeelden van advanced materials zijn:

• Hybride materialen. Dat zijn materialen die bestaan uit twee typen materialen, zoals een metaal en een organisch deel. Deze materialen zijn vaak op de nanoschaal samengevoegd. Eigenschappen van het metaal, zoals sterkte, worden zo gecombineerd met eigenschappen van het organisch deel, zoals elasticiteit;
• Metaal-organische structuren (metal organic frameworks – MOFs). MOFs zijn een speciale vorm van poreuze hybride materialen. Metaalionen (of metaalcomplexen) worden in de MOFs bij elkaar gehouden met een organische stof. De poriegrootte is belangrijk voor de functie, bijvoorbeeld de opslag van CO₂;
• Aerogel. Een lichtgewicht materiaal door de (nano)poriën. Aerogels zijn bijvoorbeeld geschikt als isolatiemateriaal met brandvertragende eigenschappen;
• Bionanostructuren. Het RIVM heeft een rapport geschreven over bionanomaterialen. Deze bestaan uit precies ontworpen 2- of 3-dimensionale structuren van DNA deoxyribonucleic acid (deoxyribonucleic acid), RNA ribonucleic acid (ribonucleic acid) en/of eiwit. Het DNA, RNA en/of eiwit dient als bouwmateriaal op de nanoschaal. Het heeft dus geen functie als drager van (genetische) informatie.

Steeds meer aandacht voor advanced materials

Dat er steeds meer aandacht is voor advanced materials blijkt bijvoorbeeld uit het volgende.

Het Duitse Milieuagentschap (Umwelt Bundesambt, UBA) organiseert een aantal internationale bijeenkomsten. De eerste bijeenkomst in december 2019 ging over de vraag wat we verstaan onder advanced materials. De tweede bijeenkomst in september 2020 zal gaan over uitdagingen voor de wetgeving.

De Society of Toxicology heeft de aandacht van het wereldwijde forum verbreed naar ‘Nanoscience and Advanced Materials’.

De Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling)) steunt een systematische aanpak voor veilige ontwikkeling van advanced materials.

Adviesbureau RPA onderzocht of de gebruikte begrippen in de Europese wetgeving geschikt zijn voor deze “nieuwe generaties” nanomaterialen. RPA kreeg hiervoor opdracht van de European Union Observatory for Nanomaterials (EUON). RPA denkt dat de begrippen geschikt zijn. RPA heeft niet uitgezocht of dit soort materialen risico’s kunnen veroorzaken die je mist als je alleen naar de losse delen kijkt.

Wat vindt het RIVM?

Advanced materials bieden allerlei technische mogelijkheden. Deze kunnen bijdragen aan het behalen van de klimaatdoelstellingen zoals verwoord door de Verenigde Naties, en aan de Green Deal van de Europese Commissie. Door de combinatie van materialen en de structuur kunnen advanced materials een nieuwe of verbeterde functionaliteit hebben. Veel advanced materials zijn nanomaterialen.

Verschillende wetgevingen worden of zijn aangepast om risico’s van nanomaterialen te voorkomen. Deze aanpassingen gaan uit van inzichten over relatief simpele nanomaterialen die bestaan uit één stof, al dan niet met een coating van een ander materiaal. Het is onduidelijk of de wetgeving de ontwikkelingen in advanced materials voldoende dekken. Zo kunnen de verschillende delen van de advanced materials samen een groter effect veroorzaken dan ieder deel op zich. Of kan de nieuwe functionaliteit leiden tot risico’s die nog niet bekend waren voor één van de onderdelen van het materiaal.

Al tijdens de ontwikkeling van een materiaal kan rekening worden gehouden met mogelijke risico’s. Zo kunnen risico’s zo veel mogelijk worden voorkomen. Ook kan dan eerder worden nagegaan of wetgevingen geschikt zijn voor advanced materials.