NYHET En korrekt bedömning av miljö- och hälsorisker med nya alternativa kemikalier, som ska ersätta de som förbjuds, försvåras vanligtvis av brist på data. Ziye Zheng presenterar en ny metod för att identifiera mindre farliga kemikalier på ett effektivt sätt med hjälp av beräkningsmetoder. Han försvarar sina resultat vid Umeå universitet torsdag den 6 maj.
Ziye Zheng, doktorand på Kemiska institutionen vid Umeå universitet.
BildYumeng AnMed den ökande medvetenheten om kemikaliesäkerhet under de senaste decennierna har användningen av många farliga kemikalier blivit begränsade eller helt förbjudna. Industrin ersätter dessa med kemikalier med liknande funktioner, medan riskerna med nya alternativ i många fall inte förstås på grund av brist på experimentell data. Som ett resultat har många alternativa kemikalier senare identifierats som ”falska sustitut”, eftersom de är lika eller ännu farligare jämfört med de ursprungliga.
För att minimera risken för dåliga substitut har Ziye Zheng tagit fram en metodik där multikriteria-analys kombineras med beräkningsmetoder som ger användbar data för att hitta nya kemikalier.
Med fokus på den allmänna risknivån för varje alternativ kemikalie, både de potentiella effekterna på människors hälsa och miljöpåverkan, så kan experimentella data knappast täcka alla aspekter, inte ens för de kemikalier som finns på marknaden, än mindre nya alternativ.
– Därför bestämde jag mig för att arbeta med modeller för kvantitativa struktur-aktivitetsförhållande (QSAR), eftersom de kan användas för att förutsäga farliga egenskaper hos okända kemikalier från kända kemikalier. I min studie valde vi en uppsättning flamskyddsmedel som fallkemikalier för att studera hur QSAR-modeller kan användas för att utveckla ett riskrankningsverktyg, säger Ziye Zheng.
Under sin doktorandtid har Ziye utvecklat QSAR-modeller för att studera hur man använder dessa modeller på rätt sätt, och sedan har han kombinerat dessa med QSAR-modeller med öppen källkod för att tillhandahålla data som täcker olika miljö- och hälso-egenskaper.
– Med tanke på att modelleringsdata generellt sett har en högre osäkerhet jämfört med experimentella data, jämförde vi tre olika multikriteria-beslutsmetoder för att försöka ta modellens osäkerhet i beaktande. Med kombinationen av QSAR-modeller och dessa metoder kunde vi utveckla ett effektivt och transparent riskrankningsverktyg för att identifiera mindre farliga alternativ till flamskyddsmedel. Vi vidareutvecklade också verktyget för att ta hänsyn till olika nedbrytning- och omvandlingsreaktioner.
Förutom risker med kemiska alternativ, studerade Ziye Zheng också hur dessa skiljer sig åt i emissionsegenskaper från material och hur dessa processer är kopplade till deras kemiska egenskaper.
– Jag utvecklade tillsammans med mina kollegor i vår forskargrupp en ny mätmetod för emissionsprocesserna med hjälp av en Quartz Crystal Microbalance och vi kunde registrera utsläpp av flamskyddsmedel från olika polymerfilmer. Vi lyckades också utveckla matematiska modeller för att beskriva utsläppsprocesserna, och dessa modeller hjälpte oss att identifiera kritiska kemiska egenskaper som styr emissionsprocessen, säger Ziye Zheng.
Även om det finns kvar utmaningar kan vi redan nu minska risken för dålig substitution med bättre förståelse för hur man identifierar mindre farliga kemikalier med hjälp av beräkningsmetoder.
– Jag hoppas att min studie leder till användbara verktyg och en grund för framtida bedömning av kemiska alternativ.
Ziye Zheng kommer från Kina. Han har en masterexamen i miljökemi från Stockholms universitet och en kandidatexamen i miljöteknik från Tongji University, Kina.
Torsdagen den 6 maj försvarar Ziye Zheng, Kemiska institutionen vid Umeå universitet sin avhandling med titeln: Improving alternatives assessment of plastic additives: exploring in silico tools to identify less hazardous flame retardants.
Disputationen äger rum kl 09:00 i Glasburen i KBC-huset, Umeå universitet och online via Zoom. Länk till det digitala seminariet finns i kalendariet
Fakultetsopponent är professor Gerrit Schüürmann, Department of Ecological Chemistry, UFZ Helmholtz Centre for Environmental Research, Leipzig i Tyskland.