Con molte sostanze chimiche prodotte dall'uomo, i problemi relativi alla salute pubblica e all'ambiente diventano evidenti solo anni dopo il loro uso diffuso. Un team di ricercatori dell'Università di Amsterdam e dell'Università di Utrecht propone ora un modo per cambiarlo. In un articolo sulla rivista Chemosphere presentano un metodo per (ri)progettare sostanze chimiche sicure e sostenibili. Il loro documento fa parte di un numero speciale sulle sostanze pericolose nell'economia circolare, che sarà pubblicato a giugno.

Nella società moderna, le sostanze chimiche prodotte dall'uomo sono quasi ovunque. Li trovi nel cibo, nei vestiti, nei giocattoli, nei cosmetici, nelle medicine e in molti altri aspetti della vita quotidiana. Sebbene sviluppate per tutti i tipi di funzioni utili, queste sostanze chimiche possono possedere allo stesso tempo proprietà pericolose che comportano rischi per la salute pubblica e l'ambiente. In molti casi, questi diventano evidenti solo molto tempo dopo il loro uso diffuso. L'inquinamento ambientale che ne deriva è visto come una minaccia globale ed è elencato come uno dei principali fattori di perdita di biodiversità.

"Il problema con le nuove sostanze chimiche è che il loro afflusso nel mercato supera di gran lunga la velocità con cui è possibile eseguire le valutazioni dei rischi", afferma Joanke van Dijk, un Ph.D. candidato al Copernicus Institute for Sustainable Development dell'Università di Utrecht. Nella sua ricerca mira a ottenere informazioni sui rischi futuri delle sostanze chimiche, per le quali collabora con il dottorato di ricerca. candidati Hannah Flerlage e Steven Beijer e il Dr. Chris Slootweg presso il Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences presso l'Università di Amsterdam (UvA). Van Dijk studia anche possibili opzioni di mitigazione al fine di prevenire l'inquinamento chimico delle acque superficiali, sotto la supervisione della prof.ssa Annemarie van Wezel dell'Istituto UvA per la biodiversità e la dinamica degli ecosistemi.

Guardare oltre la funzione di una sostanza chimica

Secondo Van Dijk, per molte sostanze chimiche non ci sono informazioni adeguate sui rischi ambientali come la persistenza e gli effetti a lungo termine. Di conseguenza, i problemi vengono spesso identificati molto tempo dopo che una sostanza chimica è stata approvata sul mercato. "Per affrontare questo problema, la Commissione europea promuove lo sviluppo di sostanze chimiche sicure e sostenibili nell'ambito del Green Deal europeo", afferma Van Dijk. "Nel nostro studio, abbiamo messo in pratica questi obiettivi e sviluppato un quadro per progettare sostanze chimiche sicure e sostenibili. Valutiamo se una sostanza chimica può svolgere una determinata funzione, ma guardiamo oltre e forniamo una prospettiva sulla sostenibilità e sui rischi."

In un caso di studio, Van Dijk e colleghi si sono concentrati sul composto organofosfato triisobutilfosfato (TiBP). Come ritardante di fiamma questa sostanza chimica contribuisce alla protezione contro il fuoco, ma in conseguenza del suo diffuso utilizzo è stata rilevata in molti corpi idrici europei. "Si filtra dai tessuti durante il lavaggio", spiega Flerlage, "in modo che venga rilasciato nell'ambiente. Poiché questo rilascio è inevitabile, abbiamo scelto di riprogettare il TiBP al fine di ridurne la persistenza ambientale e migliorarne la biodegradazione".

"Le sostanze chimiche persistenti possono essere una risorsa in un'economia circolare ben funzionante", aggiunge Flerlage. "Ma una volta rilasciati nell'ambiente, sono di grande preoccupazione in quanto hanno il potenziale di influenzare gli organismi per un periodo di tempo molto lungo. Per evitarlo, dobbiamo riprogettare tali sostanze chimiche essenziali in modo che siano biodegradabili".

Riprogettazione sistematica di prodotti chimici sicuri

Van Dijk e Flerlage hanno adattato un programma per computer per generare sistematicamente oltre 6,3 milioni di strutture chimiche simili al composto TiBP originale. Successivamente, hanno utilizzato la modellazione Quantitative Structure Activity Relationship (QSAR) per prevedere le proprietà chimiche rilevanti per il destino e la tossicità ambientale. Tutte le possibili strutture sono state poi classificate, non solo in base alle proprietà di pericolosità ambientale ma anche alla loro facilità di sintesi. Ciò ha portato a una "top 500" delle strutture più benigne che i ricercatori hanno valutato manualmente. Alla fine hanno selezionato il di-n-butil (2-idrossietil) fosfato come molecola bersaglio e l'hanno sintetizzato in laboratorio per confermare e integrare le proprietà previste dal modello mediante test sperimentali.

"I primi risultati indicano che la funzione ignifuga è preservata e forse anche migliorata", afferma Flerlage. Sebbene siano necessari ulteriori test per chiarire i meccanismi di biodegradazione, i ricercatori sono fiduciosi nel loro approccio. "Risultati sperimentali come questo aiuteranno ad espandere e verificare ulteriormente il nostro metodo, in modo che possa raggiungere il suo pieno potenziale nella mitigazione dell'inquinamento chimico e contribuire a consentire un'economia circolare sicura", conclude Van Dijk. + Esplora ulteriormente

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