I ricercatori dell'Università di Wageningen forniscono il primo modello spaziotemporale al mondo che simula il comportamento e il destino delle nanoparticelle ingegnerizzate (ENP) nelle acque superficiali. Il ricercatore di Wageningen Bart Koelmans:"Questo è importante per garantire la sicurezza delle nanotecnologie. Abbiamo bisogno di una valutazione dei rischi delle ENP per l'uomo e l'ambiente".
La nanotecnologia si sta sviluppando rapidamente, con la conseguente emissione in rapida crescita di nanoparticelle ingegnerizzate inferiori a 100 nm. Gli ENP sono difficili da misurare nell'ambiente, quindi le valutazioni dell'esposizione devono basarsi su modelli. I modelli precedenti potevano solo prevedere le concentrazioni medie di fondo su scala continentale o nazionale.
Nano DUFLOW
Il nuovo modello NanoDUFLOW invece, sviluppato da Joris Quik, Jeroen de Klein e Bart Koelmans e recentemente descritto nella rivista Water Research, è in grado di simulare le concentrazioni di ENP, e i loro omo ed eteroaggregati nello spazio e nel tempo, per qualsiasi regime di flusso idrologico di un fiume. Sotto il cofano di NanoDUFLOW c'è un "motore" che calcola tutte le interazioni rilevanti tra 35 tipi di particelle inclusi gli ENP, e che decide sull'aggregazione, sedimentazione o flusso prolungato nel fiume. La velocità di queste interazioni dipende dalle condizioni di flusso nel fiume, calcolati nel modulo idrologico di NanoDUFLOW. Questo modulo può essere impostato in modo che corrisponda alla struttura del canale di qualsiasi bacino come definito dall'utente, consentendo una grande flessibilità.
Sviluppo del modello
Lo sviluppo del modello ha richiesto una strada lunga e tortuosa. Le ENP sono sostanze chimiche emergenti con proprietà uniche, il che implica la necessità di sviluppare alcune nuove descrizioni di processo. Uno dei parametri principali in questo nuovo tipo di modelli è l'efficienza dell'attacco. L'efficienza di attaccamento è la possibilità che due particelle rimangano insieme quando si scontrano, una possibilità che dipende dalla natura delle particelle in collisione e dalla chimica dell'acqua. Era necessario sviluppare un metodo di calcolo intelligente che consentisse la stima dell'efficienza dell'attacco da esperimenti di laboratorio con ENP e particelle naturali e acque raccolte sul campo.
Utilizzo di NanoDUFLOW per la valutazione del rischio dei nanomateriali
Per garantire la sicurezza delle nanotecnologie, società chiede una valutazione dei rischi delle PEV per l'uomo e per l'ambiente. Una valutazione del rischio per ENP richiede una valutazione dell'esposizione ENP, e degli effetti causati dalle ENP, che poi può essere confrontato in una caratterizzazione del rischio. Considerando che i precedenti modelli a livello di screening possono ancora essere la prima scelta per i livelli inferiori nella valutazione del rischio, Si ritiene che NanoDUFLOW sia utile per i livelli più alti della valutazione del rischio, dove devono essere affrontati i rischi specifici del sito. Le simulazioni con NanoDUFLOW hanno mostrato la presenza di "punti caldi" di chiara contaminazione da ENP nella colonna d'acqua e nei sedimenti. Per di più, NanoDUFLOW è stato in grado di simulare la speciazione di ENP su frazioni di dimensioni diverse. Questa speciazione definisce le frazioni ecotossicologicamente rilevanti di ENP, per una varietà di tratti di specie. Anche in questo senso NanoDUFLOW contribuirà ad affinare la valutazione del rischio per le ENP.
