Dai tessuti impermeabili agli utensili da cucina: le superfici capaci di respingere liquidi e oli sono onnipresenti. E, di conseguenza, onnipresenti sono diventate le sostanze chimiche che conferiscono queste proprietà: i composti perfluoroalchilici, o Pfas. Peccato che i Pfas siano noti per essere agenti chimici perenni, che tendono a rimanere nell’ambiente e ad accumularsi negli organismi viventi, e sembra siano nocivi anche per la salute umana. Nel tentativo di trovare un’alternativa, un team dell’Università di ingegneria di Toronto ha sviluppato un materiale che, sebbene non li sostituisca del tutto, riduce in modo considerevole il loro impiego, risultando quindi più green e salutare. Ecco di cosa si tratta.
Pfas, difficili da sostituire
La repellenza all’acqua e all’olio è una caratteristica ricercata in molti ambiti dell’attività umana: serve per rivestimenti protettivi, per i materiali anti-macchia e per le superfici autopulenti utilizzate in campi come l'elettronica, il settore sanitario e quello tessile. I Pfas conferiscono queste proprietà e sono molto difficili da sostituire se non si vuole perdere in prestazioni. Tuttavia, trovare un’alternativa oggi sta diventando una necessità. Diversi Paesi, compresa l’Unione europea, infatti, hanno ristretto l’utilizzo di Pfas, in particolare di quelli a catena lunga, considerati i più pericolosi.
Un “pennello” repellente
Il lavoro del team di Toronto si è concentrato proprio sulla ricerca di un nuovo materiale che risultasse ugualmente efficace ma più sicuro. L’attenzione è ricaduta sul polidimetilsilossano (Pdms), un materiale a base di silicone, già noto per la sua biocompatibilità e infatti impiegato anche per la realizzazione di dispositivi medici. Il problema è che, così com’è, il Pdms non può competere con le prestazioni dei Pfas.
Per superare questo limite, i ricercatori canadesi hanno ideato un metodo originale chiamato nanoscale fletching. Questa tecnica consiste nel creare una struttura superficiale simile a setole microscopiche di brevi catene di Pdms, a ciascuna delle quali viene poi attaccata una molecola di Pfas a catena molto corta, costituita da appena un atomo di carbonio e tre di fluoro. La disposizione su scala nanometrica ricorda le piume stabilizzatrici poste sulla coda di una freccia, da cui deriva il nome della tecnica.
Pfas nel vino 100 volte superiori rispetto all'acqua potabile
Performance elevate e rischio ridotto
Per convalidare la loro scoperta, il gruppo ha ricoperto un tessuto con il nuovo materiale ibrido e vi ha versato sopra diversi oli, raggiungendo un punteggio di 6 sulla scala di valutazione dell'American Association of Textile Chemists and Colorists - un risultato equivalente a quello conseguito da molti rivestimenti standard basati su Pfas.
È vero, non ci si è liberati del tutto dei Pfas, ma secondo gli esperti le catene chimiche impiegate sono così corte da non avere lo stesso potenziale di accumulo negli ambienti e negli organismi. Il rischio, insomma, sarebbe nettamente più basso rispetto ai materiali antiaderenti tradizionali.
Questo nuovo materiale ibrido, secondo i suoi ideatori, può rappresentare un avanzamento fondamentale per i settori industriali che mirano a eliminare gli elementi chimici tossici mantenendo alti standard prestazionali. L'équipe è disponibile a collaborare con i produttori per commercializzare il processo e sta già studiando opzioni ancora più sicure. L’obiettivo finale è sviluppare un materiale che superi le prestazioni del teflon ma sia completamente privo di Pfas.
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