Sostanze chimiche eterne: cosa sono e come smaltirle in modo green 

Se qualcuno vi chiedesse di smaltire le cosiddette "sostanze chimiche eterne", è probabile che comincereste col partire dai metodi più aggressivi, e un bell'inceneritore sarebbe già sul vostro tavolo di lavoro pronto per essere avviato.

Eppure, un team di ricerca ha scoperto una tecnica green e sostenibile per smaltire le sostanze chimiche eterne.

Queste sostanze, note anche come sostanze perfluoro alchiliche (PFAS), sono una famiglia di composti organici in cui il fluoruro sostituisce gli atomi di idrogeno sulle catene di carbonio. Sono idro e oleorepellenti, e quindi ideali per l'uso in pentole antiaderenti, su tessuti antimacchia e schiume ignifughe. Studi recenti, tuttavia, mostrano come l'esposizione alle PFAS sia veicolo di una serie di problemi di salute, tra cui l'aumento dei livelli di colesterolo e alcuni tipi di cancro. Anche le quantità di PFAS presenti nell'acqua potabile, seppur in piccolissima misura, possono rivelarsi pericolosi. Questo perché le sostanze chimiche eterne tendono a bioaccumularsi o a concentrarsi nei tessuti di esseri umani e animali.

Esistono fortunatamente diversi metodi per filtrare le PFAS dall'acqua. Come si possono smaltire, però, i filtri una volta usati? Il semplice sbarazzarsi delle apparecchiature contaminate, come facilmente intuibile, non rimuove il problema, ma lo sposta altrove.

Non c'è altra soluzione, le sostanze chimiche eterne devono essere distrutte. Ad oggi, la maggior parte delle tecniche per abbattere le PFAS utilizzano metodi molto duri, come l'incenerimento dei residui nei forni o l'ossidazione in acqua supercritica (acqua a più di 37°C e 200 atm di pressione). Secondo quanto riportato da alcuni scienziati sulla rivista Science però, metodi di smaltimento così estremi potrebbero non essere necessari. (1).

Come smaltire le sostanze chimiche eterne

I ricercatori hanno iniziato studiando l'abbattimento dell'acido perfluoroottanoico (PFOA). Il PFOA è un tipo di acido perfluorocarbossilico (PFCA), che è una delle classi di composti PFAS più utilizzate. Partendo dai metodi di decarbossilazione precedentemente studiati (2), il team di ricerca ha scoperto come, in una miscela 8:1 di dimetilsolfossido (DMSO) e acqua, il PFOA può essere completamente scomposto in 24 ore a soli 80–120°C (all'incirca la temperatura di un autoclave da laboratorio). A queste condizioni il PFOA degrada in fluoruro, trifluoroacetato e sottoprodotti del carbonio, inclusi formiato, carbonato, ossalato e glicolato. (1).

I ricercatori hanno quindi testato altre sostanze chimiche eterne sotto le stesse condizioni. Per le PFCA da quattro a nove atomi di carbonio, si può recuperare oltre il 78% del fluoruro, ottenendo un significativo livello di decomposizione. Livello non raggiunto, invece, per altri composti più corti. Un'altra PFAS nota come GenX per esempio, se sottoposta allo stesso trattamento subisce solo una decomposizione parziale. Gli esperimenti di follow-up hanno suggerito come queste differenze siano dovute al meccanismo di degradazione dei composti quando sottoposti alle condizioni esaminate.

La reazione dei materiali esaminati inizia con una prima fase di decarbossilazione (la fase più lenta della reazione), mentre le successive fasi di defluorazione, eliminazione e idrossilazione accorciano la catena di carbonio delle PFCA producendo infine i prodotti di decomposizione.

Un futuro green

Anche se la tecnica di smaltimento descritta è ancora nelle fasi iniziali e ci vorrà probabilmente un po' di tempo prima che venga utilizzata al di fuori del laboratorio, il suo studio suggerisce come le "sostanze chimiche eterne" potrebbero essere degradate più facilmente di quanto si faccia oggi. Una tecnica di "green chemistry", che porta alla scomposizione di diversi contaminati in modo pulito e sostenibile. Tuttavia, sviluppare metodologie di degradazione delle PFAS non basta a risolvere il problema; a queste infatti si devono aggiungere controlli severi e rigorose limitazioni all'utilizzo di queste sostanze chimiche, per evitare l'inquinamento e prevenire eventuali esposizioni dannose per la nostra salute.

Riferimenti:

1. Trang, B. et al. (2022) Low-temperature mineralization of perfluorocarboxylic acids. Science 377, 839–845. doi: 10.1126/science.abm8868
2. Kong, D. et al. (2020) Direct reversible decarboxylation from stable organic acids in dimethylformamide solution. Science 369, 557–561.

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