I nanotubi di carbonio rimangono attaccati ai materiali per anni, mentre il biossido di titanio e il nanozinco vengono rapidamente lavati via dai cosmetici e si accumulano nel terreno. Nell'ambito del Programma di ricerca nazionale "Opportunità e rischi dei nanomateriali" (PNR 64) un team guidato dallo scienziato dell'Empa Bernd Nowack ha sviluppato un nuovo modello per tracciare il flusso dei più importanti nanomateriali nell'ambiente.

Quante nanoparticelle artificiali si fanno strada nell'aria, terra o acqua? Per valutare tali importi, un gruppo di ricercatori guidati da Bernd Nowack dell'Empa, i Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali, ha sviluppato un modello informatico nell'ambito del Programma di ricerca nazionale "Opportunità e rischi dei nanomateriali" (PNR 64). "Le nostre stime offrono i migliori dati attualmente disponibili sull'accumulo ambientale di nanoargento, nanozinco, biossido di nanotinanio e nanotubi di carbonio", dice Nowack.

Contrariamente ai calcoli statici finora in uso, il loro nuovo, modello dinamico non tiene solo conto della crescita significativa nella produzione e nell'uso di nanomateriali, ma prevede anche l'utilizzo di nanomateriali diversi in applicazioni diverse. Per esempio, il nanozinc e il nano-biossido di titanio si trovano principalmente nei cosmetici. Circa la metà di queste nanoparticelle finisce nelle nostre acque reflue nell'arco di un anno, e da lì entrano nei fanghi di depurazione. Nanotubi di carbonio, però, sono integrati in materiali compositi e sono legati in prodotti come i quali sono immobilizzati e si trovano quindi ad esempio nelle racchette da tennis e nei telai delle biciclette. Possono volerci più di dieci anni prima che vengano rilasciati, quando questi prodotti finiscono nell'incenerimento dei rifiuti o vengono riciclati.

39, 000 tonnellate di nanoparticelle

I ricercatori coinvolti in questo studio provengono dall'Empa, ETH Zurigo e Università di Zurigo. Usano una produzione annua stimata di biossido di nano-titanio in tutta Europa di 39, 000 tonnellate – considerevolmente più del totale per tutti gli altri nanomateriali. Il loro modello calcola quanto di questo entra nell'atmosfera, acque superficiali, sedimenti e la terra, e si accumula lì. Nell'UE, l'utilizzo dei fanghi di depurazione come fertilizzante (pratica vietata in Svizzera) fa sì che il biossido di nano-titanio raggiunga oggi una concentrazione media di 61 microgrammi per chilo nei suoli colpiti.

Conoscere il grado di accumulo nell'ambiente è solo il primo passo nella valutazione del rischio dei nanomateriali, però. Ora questi dati devono essere confrontati con i risultati dei test ecotossicologici e le soglie di legge, dice Nowack. Finora non è stata effettuata una valutazione del rischio con il suo nuovo modello. Il lavoro precedente con i dati di un modello statico ha mostrato, però, che le concentrazioni determinate per tutti e quattro i nanomateriali studiati non dovrebbero avere alcun impatto sull'ambiente.

Ma almeno nel caso del nanozinco, la sua concentrazione nell'ambiente si sta avvicinando al livello critico. Questo è il motivo per cui questo particolare nanomateriale deve avere la priorità nei futuri studi eco-tossicologici, anche se il nanozinco viene prodotto in quantità inferiori rispetto al biossido di nano-titanio. Per di più, test eco-tossicologici sono stati finora effettuati principalmente con organismi d'acqua dolce. I ricercatori concludono che ulteriori indagini che utilizzano organismi che vivono nel suolo sono una priorità.