I PFAS sono una ampia famiglia di composti chimici sintetici, creati dall’uomo, utilizzati dagli anni ’50 in vari prodotti di uso quotidiano. Nel corso dei decenni è stata dimostrata la loro elevata tossicità ed attualmente la comunità scientifica si confronta per la soluzione e la prevenzione dei danni ad essi correlati.
La caratteristica principale dei PFAS (sostanze per- e polifluoroalchiliche) è la loro resistenza assolutamente straordinaria: non si degradano facilmente, sopportano alte temperature e respingono acqua, grasso e sporco. Per tali motivi sono utilizzati, ad esempio, nella produzione di tessuti impermeabili e di abbigliamento tecnico, nelle pentole antiaderenti, negli imballaggi alimentari (carta per fast food e contenitori), in schiume antincendio, cosmetici e altri prodotti industriali.
Tale resistenza li rende quasi indistruttibili nell’ambiente, infatti una volta rilasciati, non si degradano per decenni e si accumulano nel suolo, nell’acqua e negli organismi viventi. Pertanto sono spesso definiti “inquinanti eterni” (forever chemicals).
Il “Forever Pollution Project” ha identificato oltre 17.000 siti in Europa con concentrazioni elevate di PFAS (sopra 10 ng/l), evidenziando una contaminazione sistemica. I pesci selvatici in tutta Europa mostrano contaminazioni con livelli critici di PFAS. In Italia il problema riguarda diverse regioni, con una zona definita “rossa” tra le province di Vicenza, Verona e Padova. Le indagini condotte da Greenpeace hanno denunciato la presenza di PFAS in acque potabili di numerosi siti italiani.
Negli ultimi anni diversi studi scientifici li hanno collegati a possibili effetti negativi sulla salute, tra cui tumori, disturbi ormonali, problemi al fegato e al sistema immunitario. Inoltre possono entrare nella catena alimentare e arrivare a contaminare l’acqua potabile.
Oggi gli impianti di depurazione riescono soprattutto a filtrarli, ma non a distruggerli.
I PFAS dopo un processo che consente di concentrarli in filtri come carbone attivo o osmosi inversa, sono poi stoccati o inceneriti ad alte temperature, con il rischio di generare nuovi composti tossici. In pratica, il problema viene solo spostato, con problematiche a monte o a valle nel processo di depurazione.
Una nuova soluzione dalla Rice University
Un gruppo di ricercatori della Rice University ha sviluppato un materiale innovativo capace non solo di catturare i PFAS, ma anche di distruggerli.
Si tratta dell’idrossido doppio stratificato (LDH), composto da rame e alluminio. Il materiale è caricato positivamente, mentre i PFAS sono caricati negativamente: le cariche opposte si attraggono e gli inquinanti vengono catturati rapidamente.
Funziona come una sorta di “calamita chimica” e, nei test di laboratorio, ha assorbito i contaminanti fino a 100 volte più velocemente rispetto ai filtri tradizionali.
La novità riguarda lo smaltimento: una volta saturo, il materiale può essere riscaldato a temperature relativamente basse, spezzando i legami chimici che rendono i PFAS così stabili. In questo modo le sostanze vengono neutralizzate e trasformate in residui stabili e non tossici. Inoltre il filtro può rigenerarsi ed essere riutilizzato più volte, riducendo costi e rifiuti.
Quindi l’approccio non si limita a “spostare” il problema (come carbone attivo o osmosi inversa), ma integra le fasi di cattura, distruzione e riuso.
Se confermato su larga scala, potrebbe rappresentare un passo decisivo nella lotta contro uno degli inquinanti più persistenti del nostro tempo. Resta però una sfida cruciale: il passaggio dal laboratorio alla realtà. Molte tecnologie promettenti si sono infatti fermate proprio in questa fase, a causa di costi, problematiche connessa alla sicurezza, grandi volumi da trattare e normative sempre più stringenti.
L’alternativa fotocatalitica con il nitruro di boro
Un altro approccio si basa sull’impiego del FL-hBN (nitruro di boro esagonale a pochi strati atomici), un materiale bidimensionale con struttura simile al grafene, formato da sottilissimi fogli di atomi di boro e azoto.
A differenza dei sistemi che si limitano a trattenere i PFAS nei filtri, questo materiale punta alla degradazione chimica diretta degli inquinanti. In collaborazione con la Rice University, ricercatori e partner industriali hanno dimostrato che il FL-hBN agisce come fotocatalizzatore, nell’acqua, quando viene irradiato con luce ultravioletta (UVC), si attivano reazioni ossidative che rompono i legami carbonio-fluoro (C–F). La rottura di questi legami porta alla defluorinazione delle molecole, un processo chimico con cui vengono rimossi gli atomi di fluoro da una molecola.
È un passaggio fondamentale perché tali sostanze devono la loro straordinaria stabilità proprio ai legami carbonio-fluoro (C–F), tra i più forti in chimica organica. Quando avviene la defluorinazione il legame C–F si rompe, il fluoro si stacca dalla molecola,si trasforma in ione fluoruro (F⁻), una forma molto più stabile e meno pericolosa, la molecola organica residua diventa più semplice, meno tossica e più degradabile. In pratica, è come smontare i “mattoni” che rendono i PFAS così resistenti.
Il processo di “demolizione”
avviene a temperatura ambiente e senza pressioni elevate, con un consumo energetico inferiore rispetto ai trattamenti termici tradizionali.
Nei test di laboratorio sono state osservate percentuali di degradazione significative (circa il 48% in due ore), superiori a quelle ottenute con catalizzatori convenzionali come il biossido di titanio (TiO₂). La percentuale di defluorinazione è un indicatore chiave di efficacia: più è alta, più significa che i PFAS sono stati realmente neutralizzati.
Bedimensional Spa laboratorio https://www.wired.it/
Il materiale è già prodotto su scala industriale dall’azienda italiana BeDimensional Spa di Genova, specializzata nella produzione di materiali bidimensionali avanzati, il che rappresenta un importante vantaggio in termini di possibile trasferimento dalla ricerca all’applicazione pratica.
Alla domanda quale soluzione sia migliore non esiste una risposta unica.
L’LDH appare più vicino all’integrazione negli impianti attuali e adatto a trattare grandi volumi rapidamente, mentre l’FL-hBN offre una prospettiva più innovativa e sostenibile per la distruzione diretta dei PFAS.
Probabilmente la soluzione futura passerà da una combinazione di tecnologie, ciascuna utile in fasi diverse del trattamento, più a monte o più a valle, l’importante è compiere passi importanti nella lotta all’inquinamento da “forever chemicals”, con le opportune analisi costi-benefici.