eng
Выпуск #7/2013
В.Окрепилов
Стандартизация и метрология в обеспечении безопасности продукции наноиндустрии
Стандартизация и метрология в обеспечении безопасности продукции наноиндустрии
Просмотры: 8886
Повышение роли инноваций и темпов развития высоких технологий – ключевые факторы структурных сдвигов в экономике страны. В этом процессе одна из ведущих ролей принадлежит нанотехнологиям, однако развитие последних требует решения проблем стандартизации и метрологии. Учитывая состояние и степень развития нанотехнологий и производства нанопродукции в России, очевидна важность стандартизации, без которой выход нанопродукции на рынок будет закрыт.
Теги: nanomaterials safety of nanoproduction standardization and metrology инновации международное сотрудничество нанотехнологические центры развитие регионов
Нанотехнологии и продукция наноиндустрии способны качественно изменить жизнь людей. Например, появляется возможность превратить лекарства в средства направленного действия, защитив от повреждения здоровую ткань или направив их в очаг воспаления. Большие возможности заложены и в развитии наноэлектроники, "умных" бытовых приборов, долговечных источников электропитания, сверхпрочных строительных материалов.
Применение нанотехнологий значительно расширяет спектр используемых наночастиц. Получаемая продукция обладает новыми свойствами. Однако часто развитие технологии происходит на фоне отсутствия знаний о влиянии наночастиц на здоровье людей. В этом смысле любая новая продукция заключает в себе потенциальные риски. Эти риски могут проявиться непосредственно или косвенно – через воздействие на экологическую среду.
Экспертные оценки показывают, что к 2015 г. объем мирового рынка продукции нанотехнологий может достичь 3 трлн. долл. США. В то же время из 2000 видов производимых наноматериалов за последние 10 лет ни один из них не изучен в полном объеме с точки зрения безопасности применения [1].
Важность оценки безопасности наноматериалов понимают специалисты во всех странах, где активно развиваются нанотехнологии. Международная практика показывает, что значительная доля нанотехнологических стандартов посвящена вопросам безопасности. В частности, среди разрабатываемых в США стандартов около 40% посвящены вопросам безопасности, в том числе новых материалов, в Японии доля финансирования работ, связанных с риском отрицательного воздействия на здоровье и окружающую среду, превышает 30% [2].
Россия и ведущие в этой области зарубежные страны по уровню разработок находятся на близких позициях. Многие российские работы по использованию синхротронного излучения, полупроводниковой оптоэлектронике на базе гетероструктур, материалам на основе углеродных наноструктур, металлам с высокими эксплуатационными свойствами признаны в научном мире [3].
В то же время существует значительный разрыв между качеством исследований, созданных научно-технических заделов и низким развитием инфраструктуры наноиндустрии в стране, а
также слабым методическим обеспечением работ в этой области, в частности, в аспектах стандартизации, метрологии и оценки соответствия [4].
Для преодоления существующих проблем сделаны важные шаги на государственном уровне – развитие нанотехнологий было выделено в число приоритетных направлений науки и техники, принят ряд важных документов. Среди них программа "Развитие наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года". Программа предусматривает комплексный подход к созданию эффективной системы стандартизации, обеспечению единства измерений, безопасности и оценки соответствия в наноиндустрии. Заложена стратегия формирования инфраструктуры национальной нанотехнологической сети (ННС), обеспечивающей концентрацию ресурсов на приоритетных направлениях исследований и разработок, а также создание благоприятных условий для ускоренного вывода на международный рынок конкурентоспособной продукции нанотехнологий. Именно комплексный характер решения таких задач необходим для достижения ее стратегической цели.
Учитывая состояние и степень развития нанотехнологий и производства нанопродукции, очевидна важность стандартизации, без которой выход нанопродукции на рынок будет закрыт. Основные направления работ в этой области представлены на рис.1.
В настоящее время в сфере стандартизации, оценки соответствия и безопасности нанотехнологий и продукции наноиндустрии необходимо решить следующие основные проблемы:
• недостаточная изученность опасностей создаваемых наноматериалов и их возможного негативного воздействия на здоровье людей и среду обитания;
• отсутствие системной классификации нанотехнологий и продукции на их основе, а также технических требований к этой продукции;
• ограниченность фонда стандартов и нормативных документов в области нанотехнологий и наноматериалов;
• разобщенность исследователей и разработчиков нанотехнологий, отсутствие единых подходов к стандартизации и терминологии;
• отсутствие заинтересованности промышленности и бизнес-сообщества в разработке стандартов в сфере нанотехнологий.
Важным шагом стала государственная "Концепция развития обеспечения единства измерений, стандартизации, оценки соответствия и безопасности использования нанотехнологий, наноматериалов и продукции наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года". Основная ее цель – создание эффективной системы стандартизации, единства измерений, безопасности и оценки соответствия конкурентоспособных нанотехнологий. Ее инфраструктура предусматривает следующие меры:
• создание научно-технического и нормативно-методического комплекса обеспечения безопасности и системы оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии;
• разработку эффективного функционирования системы оценки и подтверждения соответствия параметров и свойств нанотехнологий и получаемой продукции техническим регламентам, а также другим нормативным документам, согласованным с международными аналогами;
• систему метрологического обеспечения безопасности, аттестацию предприятий на компетентность в обеспечении безопасности применяемых нанотехнологий (рис.2).
Одним из ключевых факторов, обуславливающих ускоренное развитие нанотехнологий, являются эффективные работы по стандартизации, которые выполняются Международной организацией по стандартизации (ИСО) и Международной электротехнической комиссией (МЭК). В этих организациях сформированы технические комитеты (ТК): ИСО ТК 229 "Нанотехнологии" и МЭК ТК 113 "Стандартизация в области нанотехнологий для электрических и электронных изделий и систем". Эти ТК уделяют большое внимание вопросам безопасности. Например, все три рабочие группы ТК ИСО 229 напрямую связаны с безопасностью, а 70% ТК ИСО, с которыми взаимодействует ИСО 229, решают проблемы стандартизации с точки зрения различных аспектов безопасности.
В России работы по стандартизации в нанотехнологиях проводятся в ТК 441 "Нанотехнологии". Приказом Росcтандарта на него возложены функции постоянно действующего национального рабочего органа ИСО ТК 229 и МЭК ТК 113. Секретариат ТК 441 ведет ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИМАШ).
Основная цель ТК 441 – организация и проведение работ по национальной, региональной и международной стандартизации в области, связанной с разработкой, изготовлением, оборотом, утилизацией, безопасностью наноматериалов, метрологическим обеспечением наноиндустрии, с классификацией и определением терминов в сфере нанотехнологий [5]. В ТК работают подкомитеты (ПК), в число которых входит ПК 3 "Безопасность нанотехнологий и нанопродукции".
Важным шагом в реализации государственной политики в области нанотехнологий явилось принятие Федеральной целевой программы (ФЦП) "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы". В рамках программы еще в 2008 году в семи федеральных округах была создана сеть региональных и отраслевых центров метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии. В Северо-Западном федеральном округе региональное отделение Центра создано на базе ФБУ "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в С.-Петербурге и Ленинградской области" (Тест–С.-Петербург). Деятельность региональных отделений Центра направлена на координацию работ по метрологическому обеспечению, стандартизации и оценке соответствия продукции наноиндустрии с учетом безопасности применения нанотехнологий, а также оказание услуг предприятиям и организациям в этой сфере.
Необходимо отметить, что в Северо-Западном регионе развиваются практически все направления нанотехнологий: наноэлектроника и наноинженерия, функциональные наноматериалы и высокочистые вещества, материалы для энергетики и космической техники, нанобиотехнологии, конструкционные и композитные наноматериалы, системы безопасности. Наибольшая доля предприятий (50%) создает функциональные, конструкционные и композитные наноматериалы, 19% ведут работы в наноэлектронике, 14% заняты проблемами наноинженерии, а 16% работают в нанобиотехнологиях (рис.3).
Состояние исследований и разработок в регионе коррелирует с существующими измерительными возможностями (рис.4). По оценке специалистов, деятельность региональных отделений Центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий позитивно отражается на работах в этой сфере и способствует реализации мероприятий вышеуказанной ФЦП.
По прогнозам, в ближайшие 8–10 лет рынок продукции нанотехнологий вырастет более чем на 80%, что потребует значительного развития ее элементной и нормативной базы. В связи с этим необходима эффективная система стандартизации, согласованная с международными стандартами, которые обеспечивают достоверность безопасности и качества продукции наноиндустрии.
В России уже принято около 100 стандартов, прямо или косвенно касающихся нанотехнологий. Однако они в большинстве своем относятся к государственной системе обеспечения единства измерений, требованиям к светодиодной технике и материалам нанопокрытий.
Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
• методология и нормативно-методическая
база стандартизации, системы оценки и
подтверждения соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии находятся в стадии формирования;
• метрологическое обеспечение и приборно-инструментальная оснащенность предприятий и исследовательских лабораторий нуждаются в ускоренном совершенствовании и развитии;
• управление разработкой и производством нанопродукции необходимо привести в соответствие с требованиями международных стандартов в сфере менеджмента качества, безопасности и экологии.
Таким образом, работа по созданию первоочередных стандартов, разработке новых средств и методик измерений, нормативно-методических документов для обеспечения безопасности в области нанотехнологий и наноматериалов очень важна. Она требует дополнительного внимания и ресурсов.
Литература
1.Nanobiotechnology http://en.org/ (29.01.13).
2.Элькин Г.И., Крутиков В.Н., Лахов В.М., Кононогов С.А., Золотаревский Ю.М. О концепции обеспечения единства измерений, стандартизации, оценки соответствия и безопасности использования нанотехнологий, наноматериалов и продукции наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года. – Метрологическое обеспечение нанотехнологий и продукции наноиндустрии. – М.: ЛОГОС., 2011, c.132–146.
3.Окрепилов В.В., "Стандартизация и метрология в нанотехнологиях", СПб, Наука, 2008.
4.ФЦП "Развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года". Одобрена Правительством РФ 17.01.2008. Принята к исполнению в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2008 г., № ВЗ-П7-2702.
5.ТК 441 "Нанотехнологии", http://www.vniimash.ru.
Применение нанотехнологий значительно расширяет спектр используемых наночастиц. Получаемая продукция обладает новыми свойствами. Однако часто развитие технологии происходит на фоне отсутствия знаний о влиянии наночастиц на здоровье людей. В этом смысле любая новая продукция заключает в себе потенциальные риски. Эти риски могут проявиться непосредственно или косвенно – через воздействие на экологическую среду.
Экспертные оценки показывают, что к 2015 г. объем мирового рынка продукции нанотехнологий может достичь 3 трлн. долл. США. В то же время из 2000 видов производимых наноматериалов за последние 10 лет ни один из них не изучен в полном объеме с точки зрения безопасности применения [1].
Важность оценки безопасности наноматериалов понимают специалисты во всех странах, где активно развиваются нанотехнологии. Международная практика показывает, что значительная доля нанотехнологических стандартов посвящена вопросам безопасности. В частности, среди разрабатываемых в США стандартов около 40% посвящены вопросам безопасности, в том числе новых материалов, в Японии доля финансирования работ, связанных с риском отрицательного воздействия на здоровье и окружающую среду, превышает 30% [2].
Россия и ведущие в этой области зарубежные страны по уровню разработок находятся на близких позициях. Многие российские работы по использованию синхротронного излучения, полупроводниковой оптоэлектронике на базе гетероструктур, материалам на основе углеродных наноструктур, металлам с высокими эксплуатационными свойствами признаны в научном мире [3].
В то же время существует значительный разрыв между качеством исследований, созданных научно-технических заделов и низким развитием инфраструктуры наноиндустрии в стране, а
также слабым методическим обеспечением работ в этой области, в частности, в аспектах стандартизации, метрологии и оценки соответствия [4].
Для преодоления существующих проблем сделаны важные шаги на государственном уровне – развитие нанотехнологий было выделено в число приоритетных направлений науки и техники, принят ряд важных документов. Среди них программа "Развитие наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года". Программа предусматривает комплексный подход к созданию эффективной системы стандартизации, обеспечению единства измерений, безопасности и оценки соответствия в наноиндустрии. Заложена стратегия формирования инфраструктуры национальной нанотехнологической сети (ННС), обеспечивающей концентрацию ресурсов на приоритетных направлениях исследований и разработок, а также создание благоприятных условий для ускоренного вывода на международный рынок конкурентоспособной продукции нанотехнологий. Именно комплексный характер решения таких задач необходим для достижения ее стратегической цели.
Учитывая состояние и степень развития нанотехнологий и производства нанопродукции, очевидна важность стандартизации, без которой выход нанопродукции на рынок будет закрыт. Основные направления работ в этой области представлены на рис.1.
В настоящее время в сфере стандартизации, оценки соответствия и безопасности нанотехнологий и продукции наноиндустрии необходимо решить следующие основные проблемы:
• недостаточная изученность опасностей создаваемых наноматериалов и их возможного негативного воздействия на здоровье людей и среду обитания;
• отсутствие системной классификации нанотехнологий и продукции на их основе, а также технических требований к этой продукции;
• ограниченность фонда стандартов и нормативных документов в области нанотехнологий и наноматериалов;
• разобщенность исследователей и разработчиков нанотехнологий, отсутствие единых подходов к стандартизации и терминологии;
• отсутствие заинтересованности промышленности и бизнес-сообщества в разработке стандартов в сфере нанотехнологий.
Важным шагом стала государственная "Концепция развития обеспечения единства измерений, стандартизации, оценки соответствия и безопасности использования нанотехнологий, наноматериалов и продукции наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года". Основная ее цель – создание эффективной системы стандартизации, единства измерений, безопасности и оценки соответствия конкурентоспособных нанотехнологий. Ее инфраструктура предусматривает следующие меры:
• создание научно-технического и нормативно-методического комплекса обеспечения безопасности и системы оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии;
• разработку эффективного функционирования системы оценки и подтверждения соответствия параметров и свойств нанотехнологий и получаемой продукции техническим регламентам, а также другим нормативным документам, согласованным с международными аналогами;
• систему метрологического обеспечения безопасности, аттестацию предприятий на компетентность в обеспечении безопасности применяемых нанотехнологий (рис.2).
Одним из ключевых факторов, обуславливающих ускоренное развитие нанотехнологий, являются эффективные работы по стандартизации, которые выполняются Международной организацией по стандартизации (ИСО) и Международной электротехнической комиссией (МЭК). В этих организациях сформированы технические комитеты (ТК): ИСО ТК 229 "Нанотехнологии" и МЭК ТК 113 "Стандартизация в области нанотехнологий для электрических и электронных изделий и систем". Эти ТК уделяют большое внимание вопросам безопасности. Например, все три рабочие группы ТК ИСО 229 напрямую связаны с безопасностью, а 70% ТК ИСО, с которыми взаимодействует ИСО 229, решают проблемы стандартизации с точки зрения различных аспектов безопасности.
В России работы по стандартизации в нанотехнологиях проводятся в ТК 441 "Нанотехнологии". Приказом Росcтандарта на него возложены функции постоянно действующего национального рабочего органа ИСО ТК 229 и МЭК ТК 113. Секретариат ТК 441 ведет ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИМАШ).
Основная цель ТК 441 – организация и проведение работ по национальной, региональной и международной стандартизации в области, связанной с разработкой, изготовлением, оборотом, утилизацией, безопасностью наноматериалов, метрологическим обеспечением наноиндустрии, с классификацией и определением терминов в сфере нанотехнологий [5]. В ТК работают подкомитеты (ПК), в число которых входит ПК 3 "Безопасность нанотехнологий и нанопродукции".
Важным шагом в реализации государственной политики в области нанотехнологий явилось принятие Федеральной целевой программы (ФЦП) "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы". В рамках программы еще в 2008 году в семи федеральных округах была создана сеть региональных и отраслевых центров метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии. В Северо-Западном федеральном округе региональное отделение Центра создано на базе ФБУ "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в С.-Петербурге и Ленинградской области" (Тест–С.-Петербург). Деятельность региональных отделений Центра направлена на координацию работ по метрологическому обеспечению, стандартизации и оценке соответствия продукции наноиндустрии с учетом безопасности применения нанотехнологий, а также оказание услуг предприятиям и организациям в этой сфере.
Необходимо отметить, что в Северо-Западном регионе развиваются практически все направления нанотехнологий: наноэлектроника и наноинженерия, функциональные наноматериалы и высокочистые вещества, материалы для энергетики и космической техники, нанобиотехнологии, конструкционные и композитные наноматериалы, системы безопасности. Наибольшая доля предприятий (50%) создает функциональные, конструкционные и композитные наноматериалы, 19% ведут работы в наноэлектронике, 14% заняты проблемами наноинженерии, а 16% работают в нанобиотехнологиях (рис.3).
Состояние исследований и разработок в регионе коррелирует с существующими измерительными возможностями (рис.4). По оценке специалистов, деятельность региональных отделений Центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий позитивно отражается на работах в этой сфере и способствует реализации мероприятий вышеуказанной ФЦП.
По прогнозам, в ближайшие 8–10 лет рынок продукции нанотехнологий вырастет более чем на 80%, что потребует значительного развития ее элементной и нормативной базы. В связи с этим необходима эффективная система стандартизации, согласованная с международными стандартами, которые обеспечивают достоверность безопасности и качества продукции наноиндустрии.
В России уже принято около 100 стандартов, прямо или косвенно касающихся нанотехнологий. Однако они в большинстве своем относятся к государственной системе обеспечения единства измерений, требованиям к светодиодной технике и материалам нанопокрытий.
Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
• методология и нормативно-методическая
база стандартизации, системы оценки и
подтверждения соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии находятся в стадии формирования;
• метрологическое обеспечение и приборно-инструментальная оснащенность предприятий и исследовательских лабораторий нуждаются в ускоренном совершенствовании и развитии;
• управление разработкой и производством нанопродукции необходимо привести в соответствие с требованиями международных стандартов в сфере менеджмента качества, безопасности и экологии.
Таким образом, работа по созданию первоочередных стандартов, разработке новых средств и методик измерений, нормативно-методических документов для обеспечения безопасности в области нанотехнологий и наноматериалов очень важна. Она требует дополнительного внимания и ресурсов.
Литература
1.Nanobiotechnology http://en.org/ (29.01.13).
2.Элькин Г.И., Крутиков В.Н., Лахов В.М., Кононогов С.А., Золотаревский Ю.М. О концепции обеспечения единства измерений, стандартизации, оценки соответствия и безопасности использования нанотехнологий, наноматериалов и продукции наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года. – Метрологическое обеспечение нанотехнологий и продукции наноиндустрии. – М.: ЛОГОС., 2011, c.132–146.
3.Окрепилов В.В., "Стандартизация и метрология в нанотехнологиях", СПб, Наука, 2008.
4.ФЦП "Развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года". Одобрена Правительством РФ 17.01.2008. Принята к исполнению в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2008 г., № ВЗ-П7-2702.
5.ТК 441 "Нанотехнологии", http://www.vniimash.ru.
Отзывы читателей
