Cosa sono i PFAS? Sono sostanze chimiche ampiamente usate dall’industria, per le loro proprietà uniche, che le rendono difficili da sostituire anche se, allo stesso tempo, sarebbe fondamentale trovare un’alternativa meno impattante a livello ambientale per queste sostanze chimiche, ritenute eterne, ma tossiche, che si accumulano nell’ambiente e non si decompongono nel tempo. Che si tratti di pentole, giacche antipioggia, imballaggi per alimenti o schiuma antincendio, numerosi prodotti di uso quotidiano contengono sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche, o PFAS in breve. Si tratta di un gruppo di composti chimici organici versatili in cui gli atomi di idrogeno sono stati sostituiti da atomi di fluoro, completamente (perfluorurati) o parzialmente (polifluorurati). Ciò conferisce loro proprietà che li rende interessanti per numerosi settori e prodotti.
Ma da dove deriva la loro cattiva reputazione?
È stato dimostrato che molecole di PFAS più piccole come l’acido perfluorottano sulfonico (PFOS) sono tossiche per gli esseri umani e per l’ambiente. I PFAS a basso peso molecolare possono accumularsi nei tessuti animali e quindi finire anche sulle nostre tavole. Le sostanze chimiche entrano nel corpo umano attraverso il cibo o l’acqua potabile, con effetti significativi sulla salute che vanno dai danni agli organi ai tumori o ai disturbi dello sviluppo. Per questo motivo, molti paesi hanno già imposto dei valori limite per determinati PFAS nell’acqua potabile.
L’Unione Europea impegnata per ridurne l’uso diffuso
Difatti l’Unione Europea ha imposto delle limitazioni all’uso deliberato di sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche (i PFAS) in tutti i settori; come indicato nella strategia in materia di sostanze chimiche sostenibili, la Commissione europea ha indicato una serie di interventi per affrontare i problemi derivanti dall’uso delle PFAS, con l’obiettivo di arrivare all’eliminazione progressiva nel territorio europeo, ad eccezione dei casi in cui il loro uso risulti essenziale. Una specifica direttiva europea introduce limiti specifici per 30 diverse PFAS nell’acqua potabile, e le misure varate lo scorso 19 settembre dalla Commissione europea, vieterà la vendita e l’uso dell’acido undecafluoroesanoico (PFHxA) e delle sostanze correlate, sottogruppi di PFAS particolarmente persistenti e mobili nell’acqua, in determinati prodotti.
E’ possibile arrivare alla soluzione dei Pfas?
E’ evidente, dai tanti studi condotti a livello internazionale, che al momento non esista alcun materiale in grado di sostituire del tutto i fluoropolimeri per tutte le diverse applicazioni, ma occorre arrivare ad una personalizzazione caso per caso; a trovare un’alternativa ci sta provando da anni un team di ricerca del Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM che è riuscito a sviluppare soluzioni in grado di sostituire l’applicazione dei PFAS in alcuni settori, tra cui l’ingegneria medica. La restrizione europea, come dicevamo, riguarda però esclusivamente gli usi per i quali il rischio non è controllato, e questo sta avendo conseguenze importanti nello sviluppo di tecnologia sanitaria; infatti queste sostanze hanno molte proprietà che le rendono essenziali per l’uso in medicina, in molti prodotti. I ricercatori dell’istituto tedesco sono guidati da Ralph Wilken, responsabile della divisione Surface Technology di Fraunhofer, un esperto in materia di PFAS, che a proposito della loro alternativa ha detto: “Usiamo la chimica dell’organosilicio da oltre due decenni per trovare sostituti efficaci per un ampio spettro di proprietà positive dei PFAS“.
Sostituzione: alternative innocue ai PFAS
Le soluzioni sviluppate dagli scienziati tedeschi sono già state introdotte in alcuni settori come l’industria alimentare, dove hanno soddisfatto gli standard richiesti, ed ora potrebbero essere usati anche per la tecnologia medica, in quanto sono biocompatibili e inerti, quindi ben tollerate dall’organismo umano, non reagiscono o reagiscono appena con altre sostanze. Inoltre i ricercatori sono riusciti anche a sviluppare numerosi rivestimenti che presentano proprietà elettricamente isolanti e possono essere regolati in modo ottimale nel modo in cui interagiscono con le cellule. La parola chiave è customizzazione. “Possiamo analizzare in dettaglio il componente che deve essere sostituito, concentrandoci quindi su un sostituto che corrisponda esattamente alle proprietà desiderate. Allo stesso tempo, possiamo fornire ai nostri partner un supporto approfondito sotto forma di processi collaudati, la nostra conoscenza delle superfici e dei materiali funzionali e la nostra esperienza con quali materiali possono essere sostituiti in modo efficace e come. Non ci vuole molto per arrivare a un risultato con cui le aziende possono lavorare“, spiega il Kai Borcherding, responsabile della divisione aziendale Medical Technology and Life Sciences presso Fraunhofer IFAM.
Dall’istituto tedesco fanno sapere che “molte proprietà possono essere ottenute anche senza fluoro mediante rivestimento in fase gassosa o chimico umido“, per cui tra le diverse tecnologie per la sostituzione dei PFAS, rientra la tecnologia al plasma, in cui i rivestimenti idrorepellenti, ad esempio su articoli monouso, sono realizzati con gas privi di fluoro, innocui per l’uomo e l’ambiente.
Test in corso sulla tossicità di PFAS
Inoltre dal centro di ricerca tedesco sono state sviluppate anche procedure di screening utilizzabili durante lo sviluppo di nuovi materiali per valutare possibili alternative ai PFAS: con test specifici brevettati su cellule, in particolare della pelle, possono essere rilevati anche effetti avversi mirati sui processi metabolici nelle cellule e nei tessuti e quindi, ad esempio, possono essere rilevati effetti immunomodulanti, sensibilizzanti, induttori di stress cellulare o pro-infiammatori.
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