Aktuální stav problematiky standardizace oblasti nanotechnologií

• Foto

Uvedená obecná definice nanotechnologií tak zahrnuje obrovskou škálu materiálů, struktur, procesů a jejich použití ve všech možných oborech lidské činnosti, které nespadají pouze do období posledních 20 let, kdy se o nanotechnologiích hovoří, ale lidstvo ať již vědomě nebo nevědomě využívá nanotechnologie již od počátku našeho letopočtu. Navíc řada nanomateriálů vzniká zcela přirozenými přírodními procesy a nakonec živé organizmy sami o sobě využívají nanotechnologických procesů pro své vlastní životní potřeby.

Z uvedeného je patrné, že problematika nanotechnologií je širší a vymykajícím se současným možnostem vědy a techniky, a proto je předmětem zájmu řady skupin lidské společnosti počínaje vědci a techniky, přes vojáky, podnikatele, ekonomy, zákazníky až po politiky a další zainteresovaná uskupení. První komerční produkty vědomě využívající nanotechnologie začaly být dostupné od roku 1992 a od té doby neustále roste trh s těmito produkty, rozšiřuje se, a stal se tak zajímavý i v ekonomické a politické oblasti. Zde je s růstem ekonomického trhu a know-how nanotechnologií spojen růst trhu pracovních příležitostí, ale také otázky bezpečnosti práce, zdravotních rizik a dalších aspektů. Všechny tyto zmiňované oblasti jsou ve všech oborech lidské činnosti upraveny standardizačním procesem, a proto i všechny oblasti týkající se oboru nanotechnologií se staly předmětem standardizace. Na popud vládních a dalších organizací tak v polovině desátých let 21. století vznikají po celém světě standardizační komise zabývající se problematikou nanotechnologií. V srpnu 2004 tak vzniká ANSI‑NSP Nanotechnology Standards Panel a v červnu 2005 vzniká v rámci ISO samostatná technická komise ISO/TC 229 – Nanotechnologies. Obdobně k problematice přistoupila i Evropská komise, která v roce 2004 iniciovala vznik pracovní skupiny WG166 v rámci CEN, jejímž úkolem byl celoevropský průzkum potřeb standardizace pro obor nanotechnologií a na základě tohoto průzkumu byla v roce 2006 ustavena nová technické komise CEN/TC 352 – Nanotechnologie. Na základě výzvy ISO k založení zrcadlových národních standardizačních komisí pro přípravu a přejímání přijatých norem jednotlivými členskými státy ISO byla i v České republice ustavena zrcadlová komise při ČNI TNK 144 – Nanotechnologie a to v roce 2007.

PŘEHLED MEZINÁRODNÍCH AKTIVIT KE STANDARDIZACI NANOTECHNOLOGIÍ
Rozsah zájmu zmiňovaných národních i mezinárodních standardizačních komisí je vesměs obdobný, tedy zejména standardizovat terminologii a nomenklaturu oboru, dále pak charakterizovat přístrojové vybavení a způsoby měření jednotlivých nanomateriálů, včetně definování referenčních materiálů. V neposlední řadě jsou jejich zájmem také problematika modelování nanomateriálů, včetně otázek bezpečnosti těchto materiálů a jejich potenciální vliv na lidské zdraví a životní prostředí obecně.

Největší komplikací pro proces standardizace nanotechnologií je fakt, že obor nanotehnologií svým rozsahem zasahuje do řady již standardizací pokrytých oblastí, avšak pro charakterizaci vlastností a zejména vlivu potenciálních rizik jednotlivých nanomateriálů nelze tyto již zavedené standardizované postupy použít. V současné době tak největší počet normalizačních dokumentů bylo přijato pod SAC Standardization Administration of China.

Přesto pro mezinárodní standardizaci je pro nás relevantním zdrojem standardizačních dokumentů ISO/TC 229 – Nanotechnologies, která za dobu svého působení vydala do současné doby celkem 11 normalizačních dokumentů:

• ISO/TS27687:2008 Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano‑objects – Nanoparticle, nanofibre and nanoplate
• ISO/TR 12885:2008 Nanotechnologies – Health and safety practices in occupational settings relevant to nanotechnologies
• ISO 10801:2010 Nanotechnologies – Generation of metal nanoparticles for inhalation toxicity testing using the evaporation/condensation Metod
• ISO 10808:2010 Nanotechnologies – Characterization of nanoparticles in inhalation exposure chambers for inhalation toxicity trstiny
• ISO/TS 10867:2010 Nanotechnologies – Characterization of single‑wall carbon nanotubes using near infrared photoluminescence spectroscopy
• ISO/TS 11251:2010 Nanotechnologies – Characterization of volatile components in single‑wall carbon nanotube samples using evolved gas analysis/gas chromatograph‑mass spektrometry
• ISO/TR 11360:2010 Nanotechnologies – Methodology for the classification and categorization of nanomaterials
• ISO/TR 12802:2010 Nanotechnologies – Model taxonomic framework for use in developing vocabularies – Core concepts
• ISO 29701:2010 Nanotechnologies – Endotoxin test on nanomaterial samples for in vitro systems – Limulus amebocyte lysate (LAL) test
• ISO/TS 80004‑1:2010 Nanotechnologies – Vocabulary – Part 1: Core terms
• ISO/TS 80004‑3:2010 Nanotechnologies – Vocabulary – Part 3: Carbon nano‑objects

Kromě těchto již publikovaných dokumentů je však v rámci jednotlivých pracovních skupin, a ve spolupráci s dalšími technickými komisemi, připravováno k publikaci dalších 31 normativních dokumentů. Typickým příkladem propojenosti problematiky oblasti nanotechnologií do dalších technických normalizačních komisí je například i standardizace problematiky fotokatalýzy, tedy procesu využívajícího především vlastností nanomateriálů, v rámci technické komise ISO/TC 206 – Fine ceramics, TC206/WG37 – Test methods for photocatalytic materials, kde je za ČR aktivním expertem i Dr. František Peterka, předseda české subkomise pro fotokatalýzu při TNK 144.

PŘEHLED EVROPSKÝCH AKTIVIT KE STANDARDIZACI NANOTECHNOLOGIÍ
Z pohledu evropského procesu normalizace nanotechnologií je nejvýznamnější institucí pro standardizaci CEN – Comité Européen de Normalisation a v její působnosti technická komise CEN/TC 352 Nanotechnologies. Tato komise byla od svého založení v roce 2006, stejně jako i ISO/TC 229, vedena sekretariátem při BSI – British Standards Institution a předsedou obou těchto komisí byl Dr. Peter Hatto. Do současné doby pak byly členskými státy pracujícími v této komisi CEN schváleny a publikovány čtyři normativní dokumenty a to:

• CEN ISO/TS 27687:2009 Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano‑objects – Nanoparticle, nanofibre and nanoplate (ISO/TS 27687:2008)
• EN ISO 29701:2010 Nanotechnologies – Endotoxin test on nanomaterial samples for in vitro systems – Limulus amebocyte lysate (LAL) test (ISO 29701:2010)
• EN ISO 10801:2010 Nanotechnologies – Generation of metal nanoparticles for inhalation toxicity testing using the evaporation/condensation method (ISO 10801:2010)
• EN ISO 10808:2010 Nanotechnologies – Characterization of nanoparticles in inhalation exposure chambers for inhalation toxicity testing (ISO 10808:2010)

Na přípravě dalších se intenzivně pracuje. Význam CEN/TC 352 v rámci přípravy normalizačních dokumentů byl ještě umocněn přímým mandátem od Evropské komise M/461, ve kterém evropská komise požaduje, v úzké spolupráci s ISO a OECD, tvorbu normativních dokumentů zejména v těchto oblastech:

1. 1. Charakterizace nanomateriálů a expozice nanomateriály
2. 2. Zdraví, bezpečnost a prosředí (Health, Safety, and Environment)

V rámci tohoto mandátu je třeba v horizontu 3 –12 let připravit:

• a) plán (roadmap) pro tvorbu normativních dokumentů v rámci 37 nových normativních projektů;
• b) finální výstup:
  i. evropské normy pro metodologii určování vyráběných nanomateriálů a pro předběžné zkoušky toxicity a ekotoxicity;
  ii. evropské normy pro vzorkování a měření expozice pracovních prostor, prostředí a uživatelů;
  iii. evropské normy pro metody simulace expozic nanomateriály.

Důležitá role CEN/TC 356 dle uvedeného mandátu pak také bude spočívat v koordinaci práce různých ISO/TC a CEN/TC. V souvislosti s realizací zmíněného mandátu Evropské komise byl na posledním jednání CEN/TC 352 podán návrh na rozšíření počtu pracovních skupin této komise na tři a to: WG1 Tribology, WG2 Nanoparticle measurement and testing a WG3 Enviromental problems. Zároveň byly jednotlivé členské země požádány o navržení jednotlivých expertů do těchto pracovních skupin a případně navržení styčných osob pro spolupráci s technickými komisemi dané mandátem EK.

STANDARDIZACE NANOTECHNOLOGIÍ NA NÁRODNÍ ÚROVNI ČESKÉ REPUBLIKY
Přestože národní technická normalizační komise vznikla při ČMI jako zrcadlová komise ISO/TC 229 již v roce 2007, tak kromě svého ustavujícího zasedání se po celou dobu svého tříletého funkčního období tato komise již nikdy nesešla. Přesto se projevila samostatná aktivita jednotlivých expertů této technické komise a to jak v ISO, tak i v CEN a nakonec i nástupní organizace po ČMI – UNMZ, zejména pak v roce 2010, kdy se BSI vzdalo sekretariátu CEN/TC 352. V tomto roce byly prováděny překlady jednotlivých, již přijatých, normativních
dokumentů ISO a CEN pro jejich zavedení do ČSN. Mimo to na základě dobré vědeckotechnické a i začínající průmyslové základně firem v ČR podalo UNMZ kandidaturu na sekretariát a předsednictví v technické komisi CEN/TC 352 – Nanotechnologie. I přes nepřehlédnutelnou konkurenci na předsednictví ze strany AFNOR – Francie, DIN – Německo a NEN – Holandsko, byl nakonec zástupci jednotlivých členských státu CEN pro nový sekretariát CEN/TC 352 zvolen twinningový sekretariát ve spolupráci AFNOR a UNMZ. Tato volba pak dostala reálnou podobu při přípravě prvního zasedání pořádaného novým twinningovým sekretariátem 24. 2. 2011 v Bruselu, kde byli zvoleni nový předseda TC za Francii a spolupředseda za Českou republiku.

Vlastní realizace standardizace oboru nanotechnologií v České republice započala v březnu 2011, kdy byla UNMZ vydána norma ČSN P CEN ISO/TS 27687 Nanotechnologie – Termíny a definice nanoobjektů – Nanočástice, nanovlákno a nanodeska; přičemž vydání dalších tří norem týkající se nanotechnologií je plánováno ještě v průběhu roku 2011.

ZÁVĚR
Tento článek měl za cíl přinést aktuální přehled o stavu technické standardizace nově zavedeného, velmi širokého technického oboru, jakým je nanotechnologie. Díky svému intenzivnímu rozvoji a jeho všeobecným dopadům do všech oborů lidské činnosti je standardizace tohoto oboru jednou z priorit řady vlád zemí po celém světě. I přes všechny doposud neznámé faktory spojené s nanotechnologiemi jsou odpovídající normativní dokumenty intenzivně a systematicky připravována experty z celého světa. Význam technologického zázemí oboru nanotechnologií v České republice také dopomohl k získání twinningového sekretariátu v technické komisi CEN/TC 352 – Nanotechnologie pro UNMZ. To naopak českému průmyslovému sektoru nabízí přímý kontakt s problematikou normalizace nanotechnologií na evropské úrovni a možnost přímé účasti na práci v jednotlivých pracovních skupinách technických komisí. Obecně se lze tedy připojit k výzvě CEN a UNMZ k zapojení odborníků jednotlivých firem v ČR do práce na připravovaných normativních dokumentech, protože právě standardizace jejich vlastních produktů jim může přinést konkurenční výhody a jistotu bezpečnosti použití jejich výrobků.

ZDROJE INFORMACÍ:
[1] M. Solar, kap. 8. Standardizace v oblasti nanotechnologií, T. Prnka, J. Shrbená, K.Šperling, Nanotechnologie v České republice 2008, Česká společnost pro nové materiály a technologie, 2008.
[2] http://www.iso.org/
[3] http://www.cen.eu/
[4] EC mandate M/461
[5] J. Hošek: Úvod do nanotechnologie, Vydavatelství ČVUT, 2010.

Current Status of Standardization Issues in Nanotechnology
Nanotechnology includes all materials, systems, their applications or methods of structures and materials formation that meet the following requirements: they have at least one size or its internal structure in the range of sizes from 1 to 100 nm (0.001 to 0.1 μm). They use physical or chemical properties at the level of atoms and molecules, so they have unusual characteristics compared to the same material or system that has no elements with nano-sizes. They must be prepared artificially and may be combined to create bigger structures with consequences to be used in macrocosm.

Autor

• Doc. Ing. Hošek Jan Ph.D.