Questione PFAS ovvero l’arte di spostare il problema

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Francesca Hinegk*

Nei primissimi anni ’50 i composti poli- e perfluorurati (PFC) conquistarono il mercato grazie alle loro potenzialità d’uso e d’applicazione nei più svariati ambiti: dalle schiume filmogene antincendio a vernici e inchiostri, dall’abbigliamento sportivo idrorepellente all’equipaggiamento medico, dal rivestimento di utensili da cucina all’attrezzatura per il trattamento del cibo, fino ad utilizzi per il trattamento della carta ed a pesticidi. L’elevata resistenza all’idrolisi, alla fotolisi ed alla degradazione microbica di queste sostanze le rende altamente persistenti e dotate di un elevato potenziale di bioaccumulazione e biomagnificazione, comportando un serio problema di natura ambientale e sanitaria.

Figura 1 Esempi di applicazione dei PFC (ntp.niehs.nih.gov)

Sono numerose le misure adottate dai primi anni 2000 nel tentativo di limitare i danni comportati da cinquant’anni di produzione e diffusione delle PFAS (sostanze perfluoro alchiliche), avvenute senza le dovute conoscenze sulle problematiche legate a questa famiglia di composti. Nessuno dei provvedimenti presi può tuttavia dirsi risolutivo: la questione rimane infatti aperta su diversi fronti e per certi versi si è giunti solamente ad un trasferimento del problema, sia in termini di scelta del composto chimico che in senso geografico.

Tra i provvedimenti adottati per la regolamentazione di queste sostanze si possono riconoscere tre tipologie di intervento: la limitazione della produzione, l’apposizione di restrizioni alle vendite e la definizione di valori limite di riferimento per le concentrazioni nelle acque. Le azioni intraprese dalle istituzioni nazionali e sovranazionali sono state mirate principalmente ai due composti all’epoca più diffusi nell’ambiente: l’acido perfluoroottanoico (PFOA) e l’acido perfluoroottansolfonico (PFOS).

Figura 2 Struttura chimica di PFOA e PFOS
( charlestonwaterkeeper.org)

La produzione di PFOS e PFOA subì una prima battuta d’arresto nel maggio del 2000, quando la 3M, la maggiore azienda statunitense produttrice di PFOS, in accordo con la US-EPA iniziò una progressiva riduzione della produzione di questo composto, fino ad una completa cessazione nel 2002. Pochi anni più tardi, nel 2006, l’EPA diede l’avvio al 2010/2015 PFOA Stewardship Program, un programma di gestione mirato ad una riduzione del 95% della produzione di PFOA entro il 2010 fino ad una totale eliminazione delle emissioni di questo composto entro il 2015. Le otto maggiori aziende del settore vi presero parte volontariamente.

Nel dicembre dello stesso 2006 gli PFOS furono inclusi nella lista degli inquinanti organici persistenti (POPs) della Convenzione di Stoccolma, quindi assoggettati alle restrizioni imposte dal Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente (UNEP). Il Parlamento Europeo stabilì di conseguenza il divieto di vendita per questo composto su tutto il territorio dell’UE applicabile a partire dal 2008 (2006/122/EC).

La presenza di numerosi casi di forte contaminazione in diversi Paesi degli Stati Uniti e dell’Europa, in Giappone ed in altri Stati, insieme ai risultati di importanti studi di settore dimostrarono la necessità di definire valori di soglia per la presenza di PFAS nelle acque potabili. In particolare fu determinante il C8 Health Project, che mise in luce l’esistenza di una probabile correlazione tra l’esposizione a PFOA ed alcune gravi patologie, come malattie tiroidee, tumori del testicolo e del rene.

Nella tabella sottostante sono raccolti alcuni esempi di valori di riferimento health based adottati in diverse nazioni.

Le restrizioni imposte hanno condotto all’introduzione di sostituti a catena più corta all’interno dei processi industriali che lo permettevano. La scelta di questi composti è giustificata dal minore potenziale di bioaccumulazione e dai minori livelli di tossicità acuta e cronica rispetto ai loro predecessori. Nel paper Helsingør Statement un team di esperti internazionali del settore ha espresso la propria preoccupazione relativa alla sostituzione in atto, argomentando come le PFAS a catena corta non siano un’alternativa priva di rischi. Esse mantengono infatti l’elevata persistenza in ambiente tipica di questo gruppo di sostanze e continuano di conseguenza a rappresentare una minaccia per gli ecosistemi e per la salute umana. In alcuni casi, inoltre, i perfluorurati a catena corta sono meno performanti dei corrispondenti composti a catena lunga, rendendo probabilmente necessario l’impiego di un maggior quantitativo di sostanza e/o di utilizzare più composti per ottenere le stesse prestazioni. Un’ulteriore causa di preoccupazione sono le limitate conoscenze che si hanno riguardo a proprietà, uso e profili tossicologici di queste sostanze, informazioni estremamente costose da ottenere sia in termini economici che in termini di tempo. Tempo durante il quale le crescenti e sempre più disperse emissioni potrebbero avere effetti irreversibili.

Un secondo effetto della regolamentazione della produzione di PFOA e PFOS è stata la delocalizzazione della produzione in Paesi in via di sviluppo come la Cina, che è diventata il maggior produttore ed utilizzatore di queste sostanze. Le stime affermano che l’attuale produzione annuale e l’utilizzo di PFAS a catena lunga in Cina eguagliano o addirittura superano i valori che si avevano in Europa e Nord America prima dello Stewardship Program. Di recente il Ministero cinese per la Protezione dell’Ambiente ha incluso gli PFOS nella lista preliminare di sostanze pericolose prioritarie per la gestione ambientale, ma non sono ancora stati stabiliti valori limite per questa o per altre PFAS.

L’assenza di una legislazione che regoli le emissioni di perfluorurati in Paesi come la Cina rappresenta una minaccia anche per le nazioni che hanno provveduto a porre limitazioni sul proprio territorio. Non va infatti dimenticato che le PFAS sono soggette a global transport, come hanno attestato le numerose ricerche che hanno rilevato la presenza ubiqua di PFOA e PFOS nelle acque degli oceani, nelle precipitazioni, nel biota e nel sangue umano in ogni parte del globo. Il problema, quindi, rimane mondiale.

Figura 3 Schematizzazione del global transport ( worldoceanreview.com)

* Francesca si è laureata nel 2017 in Ingegneria ambientale a Trento discutendo una tesina sul tema dell’inquinamento da PFAS, ed è attualmente iscritta alla laurea quinquennale.

Approfondimenti:

Emerging contaminants – Perfluorooctane Sulfonate (PFOS) and Perfluorooctanoic Acid (PFOA); EPA, 2014.

Madrid Statement; 2015.

Alcune ricerche sulla presenza globale di PFAS:

Scott et al. 2005: Trifluoroacetate profiles in the Arctic, Atlantic and Pacific Oceans.

Yamashita et al. 2005: A global survey of perfluorinated acids in oceans.

Scott et al. 2006: Poly and perfluorinated carboxylates in North American precipitation.

Kannan et al. 2004: Perfluorooctanesulfonate and related fluorochemicals in human blood from several countries. Environ Sci Technol 38:4489–4495

Houde et al. 2006: Biological monitoring of polyfluoroalkyl substances: a review.

Smontare i mattoncini.

Mauro Icardi

L’idea del titolo mi è venuta facendo una riflessione sulla vicenda della diffusione ambientale dei PFAS.

Il problema della diffusione nell’ambiente e della concentrazione nell’organismo umano, e particolarmente nel sangue dei composti perfluoroalchilici è attualmente uno dei problemi ambientali più gravi. Grave perché ,sia in Italia e particolarmente in Veneto, ma anche in vaste zone degli Stati Uniti questo tipo di composti , massicciamente e capillarmente diffusi nell’ambiente hanno contaminato le falde acquifere da cui si prelevano acque destinate all’uso idropotabile.

Nella zona di Vicenza si è ipotizzato che la responsabilità sia da attribuire ad una azienda che utilizza questo tipo di composti organici, e che non ha gestito correttamente il ciclo di depurazione dei propri reflui.

Per quanto riguarda gli Stati Uniti, ed in particolare nella zona di Portsmouth nel New Hampshire la concentrazione di questi composti nell’acqua potabile sembra sia invece dovuta alle esercitazioni antincendio che venivano effettuate in una base dell’aeronautica militare degli Stati Uniti. Nell’area di questa base venivano dati alle fiamme vecchi aerei per esercitazione. Gli addetti della base provvedevano a spegnere gli incendi così provocati con estintori nei quali questo tipo di composti erano presenti. Le schiume percolavano nel terreno, e da qui hanno raggiunto le falde acquifere. Nessuno si è mai preoccupato delle conseguenze di questo tipo di attività, francamente piuttosto discutibile e gestita con una incredibile superficialità.

Se si può pensare che non fossero ancora note le caratteristiche di tossicità di questi composti, e anche vero che negli Stati Uniti venne pubblicato fin dal 1962 un bestseller dell’ambientalismo : “Primavera silenziosa” di Rachel Carson. In questo libro si parlava dell’uso indiscriminato di DDT e pesticidi.Ma in ogni caso si metteva già in luce il meccanismo di accumulo di composti tossici principalmente nelle zone adipose del corpo umano, e anche nel latte materno. Questo avrebbe dovuto essere uno spunto per l’adozione di un principio di precauzione. La capacità dell’essere umano di ragionare in prospettiva e di andare oltre ai presunti benefici immediati, e di pensare a limitare il proprio impatto sull’ambiente, sembra essere un insormontabile limite ancestrale. Quasi che molte nostre azioni siano legate al cervello arcaico, quello che ci impedisce ogni attività pensata, pianificata e guidata dalla razionalità.

Tornando ai PFAS si stanno cominciando a prendere le contromisure del caso, si stanno cercando di identificare dei limiti adeguati. Gli studi sono condotti dall’EPA (Enviromental Protection Agency) e dall’OMS. Si sa che nel caso di questi composti l’accumulo avviene principalmente a livello del sangue. Così come si è riusciti a capire che i composti a lunga catena di carbonio (in generale da otto atomi di carbonio e oltre) sono quelli che tramite il meccanismo di riassorbimento nei tubuli renali transitano nei reni e sono eliminati solo parzialmente attraverso l’eliminazione urinaria.

I composti a catena di carbonio più corta invece riescono ad essere espulsi dal corpo umano nel giro di pochi giorni. Per questa ragione i principali produttori di PFAS negli Staiti Uniti, Europa e Giappone hanno aderito ad un accordo volontario per eliminare i composti a lunga catena di carbonio quali l’acido perfluoroottanoico (PFOA) e il perfluoroottanosulfonato (PFOS). Ma le aziende che non hanno aderito a questo accordo volontario continuano a produrre, importare o usare questo tipo di composti a lunga catena di carbonio. Circa 500 tonnellate/anno sono ancora prodotte dalle industrie cinesi.

I dati sulla tossicità di questi composti sono ancora oggetto di studio, ma l’accordo ha permesso di conseguire qualche risultato che da qualche speranza. Se all’inizio dei controlli sistematici la concentrazione di PFAS nel sangue dei cittadini americani era pari a circa 5 ng/lt, nel 2012 questa concentrazione è risultata all’incirca dimezzata. Composti di questo tipo, usati per realizzare tessuti impermeabili all’acqua, in particolare per uso sportivo, nella schiuma per estintori, e nei rivestimenti d i cartoni per alimenti sono come si può intuire inquinanti persistenti ed ubiqui. Oltre all’ingestione di acqua contaminata vengono molto spesso assorbiti attraverso il consumo di pesce contaminato.

La produzione di composti a catena corta che non subiscono accumulo persistente nell’organismo è una vittoria solo parziale. Perché sposta il problema a livello ambientale. Nel corso degli anni sono stati prodotti ed immessi sul mercato almeno 3000 tipologie di molecole di questo tipo. Molecole costruite sulla base del legame carbonio-fluoro, dalla grande stabilità strutturale ma praticamente impossibili a degradarsi per via naturale dalle comunità di microrganismi. L’unica possibilità attuale è la diluizione e la dispersione, che come si può ben intuire è la peggiore delle soluzioni.

A questo punto la sfida che l’industria chimica dovrebbe affrontare è quella di un nuovo modo di costruire le molecole. Pensando a renderle meno stabili, meno indistruttibili alla fine del ciclo di vita. Questa è a mio parere forse la sfida più grande che la chimica industriale deve affrontare. Ma che non può più essere rimandata per molto tempo ancora. Affrontare questo impegno avrebbe il duplice effetto di diminuire una tendenza alla cronicizzazione di effetti tossici ancora non provati, ma che potrebbero essere responsabili di gravi patologie, quali tumori, problemi ormonali e diabete. La seconda quella di cambiare l’immagine della chimica, che sconta comunque sempre in maniera non corretta una specie di peccato originale. La chimica industriale negli anni ha raccolto ed esaudito le istanze che venivano anche dai consumatori. Le belle catene di molecole che sembravano i mattoncini delle costruzioni devono essere smontate e ricomposte in altro modo. Qualcosa di simile a quanto avvenuto con la linearizzazione delle molecole dei tensioattivi. Ora che ci siamo resi conto che i rischi sono superiori, o non proporzionali ai benefici, anche i semplici cittadini possono e devono orientare le scelte delle aziende. Con le loro scelte personali. In fin dei conti nel passato ci si riparava dalle piogge con la tela cerata.

Gli ultimi attori di questo cambiamento devono essere gli esponenti della classe politica. Ritrovando l’essenza del concetto di polis, di arte del governo devono destinare fondi alla ricerca. Perché non ci sono solo i PFAS che si concentrano nell’ambiente. Anzi potrebbero essere solo la punta dell’iceberg.