Nel mese di aprile, la US Environmental Protection Agency ha dichiarato uno standard di livelli “vicini allo zero” di alcune sostanze PFAS nell’acqua potabile.Credito: Justin Sullivan/Getty
Un semplice legame chimico tra atomi di carbonio e fluoro ha cambiato il mondo: in meglio e poi in peggio.
Tali legami sono alla base delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), un gruppo di composti, composto da milioni, che sono straordinariamente resistenti all’acqua, al calore e ai grassi. Scoperte negli anni ’30 con l’avvento del politetrafluoroetilene (PTFE, denominato Teflon), queste sostanze chimiche rendono le padelle antiaderenti e tengono lontane le nostre giacche dalla pioggia. Varietà di cosmetici, schiume ignifughe, utensili da cucina, rivestimenti metallici, imballaggi, tessuti e altro ancora li contengono.
Ma sono diventati noti come “sostanze chimiche eterne” perché sono difficili da scomporre e persistono nell’ambiente forse per 1.000 anni o più. Sono anche sostanze chimiche “ovunque”, nel senso che si possono trovare nei fiumi e sulle cime delle montagne. Questo non sarebbe un grosso problema, tranne per il fatto che le sostanze chimiche sono altamente tossiche, essendo state collegate a problemi e condizioni dello sviluppo che vanno dal cancro alla soppressione del sistema immunitario.
Il mondo sta iniziando tardivamente ad agire, sia per impedire per sempre l’immissione di sostanze chimiche nell’ambiente, sia per ripulire quelle già presenti. Ma è necessaria più azione – e più rapida.
I catalizzatori degradano per sempre le sostanze chimiche con la luce visibile
Il legame carbonio-fluoro (C–F) è uno dei più forti della chimica organica e richiede enormi quantità di energia per rompersi, con costi enormi. Ma ora ci sono due documenti Natura1,2 descrivere due modi a bassa energia per superare il legame C – F.
Entrambi i metodi combinano un catalizzatore con una chimica relativamente semplice guidata dall’energia della luce visibile. In ogni caso, il catalizzatore assorbe la luce che poi innesca una reazione.
Il chimico Garret Miyake della Colorado State University di Fort Collins e i suoi colleghi usano questa energia assorbita per ridurre il legame C–F al carbonio-idrogeno, anche se non nel Teflon1. Yan-Biao Kang, chimico dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina a Hefei, e i suoi colleghi usano questa energia per spezzare il legame e la molecola complessiva in parti costituenti più piccole2a temperature fino a 40 °C. Entrambi i documenti segnano senza dubbio un importante passo avanti.
Importanti passi successivi includono l’utilizzo di queste idee in contesti reali, ad esempio per sviluppare catalizzatori che funzionino nelle acque reflue o che possano essere utilizzati per ripulire i PFAS nei terreni contaminati. Se un metodo potesse essere adattato in modo che sia alimentato dalla luce solare, ciò sarebbe di enorme vantaggio.
Aggiornamento normativa
Qualsiasi soluzione che emergerà da tali sviluppi affronterà solo una parte del problema. C’è urgente bisogno sia di una regolamentazione aggiornata delle sostanze chimiche, sia di ulteriori ricerche su alternative più sicure ai PFAS che facciano le stesse cose senza danneggiare la salute umana e l’ambiente.
Sul fronte normativo, gli scienziati che forniscono consulenza all’Agenzia europea per le sostanze chimiche stanno prendendo in considerazione una proposta di paesi tra cui Germania e Paesi Bassi per vietare 10.000 sostanze PFAS attualmente di uso quotidiano.
A livello globale, la Convenzione di Stoccolma, un accordo internazionale che vieta gli inquinanti organici persistenti, sta rivedendo il suo ultimo elenco che classifica solo tre tipi di PFAS come sostanze vietate.
Il mondo potrebbe liberarsi dai PFAS? La proposta di vietare le sostanze chimiche per sempre alimenta il dibattito
È altrettanto importante impedire che i PFAS entrino nella rete idrica. Nel 2021, l’Agenzia europea per l’ambiente (che opera ai sensi della direttiva sull’acqua potabile dell’Unione europea) ha stabilito per la prima volta limiti massimi sui livelli di PFAS nell’acqua. Negli Stati Uniti, l’Environmental Protection Agency è andata oltre. Ad aprile ha fissato limiti di sicurezza per l’acqua potabile, al di sotto dei quali ci saranno livelli “vicini allo zero” di alcuni PFAS.
La proposta europea non arriva ancora a vietare i PFAS in applicazioni come la medicina o i trasporti, per il semplice motivo che queste sostanze chimiche sono ancora troppo utili e devono ancora essere trovate alternative adeguate. I legami C – F nei prodotti farmaceutici consentono alle molecole di rimanere stabili, il che è necessario per la durata di conservazione dei prodotti.
I chimici farmaceutici stanno cercando di creare molecole farmaceutiche che contengano legami C-F ma che possano biodegradarsi in modo sicuro una volta che lasciano il corpo. In alcune circostanze, i PFAS hanno sostituito altre sostanze chimiche dannose, ad esempio i refrigeranti a base di clorofluorocarburi (CFC) obsoleti e dannosi per l’ozono. Sono disponibili anche refrigeranti non fluorurati, tra cui ammoniaca e anidride carbonica, ma l’implementazione su larga scala richiederà un input normativo.
Sarà necessaria molta chimica intelligente, insieme a una regolamentazione aggiornata, per garantire che le sostanze chimiche per sempre diventino finalmente sostanze chimiche per mai.
