I ricercatori in Europa stanno lavorando per contrastare i potenziali rischi derivanti dai nanomateriali utilizzati da una serie di settori per i progressi tecnologici.
Mentre altri sognano in grande, il dottor Otmar Schmid sogna in piccolo. Questo perché lavora sui nanomateriali, che sono così piccoli da essere invisibili a occhio nudo.
La domanda di nanomateriali in tutto il mondo è in crescita. Settori come quello dell'elettronica, dell'energia, dell'alimentazione, della medicina e dei trasporti si affidano ai nanomateriali per realizzare numerosi progressi tecnologici.
I nanomateriali includono tipi sintetici, costituiti ad esempio da metalli o carbonio, o versioni naturali come cenere e cellulosa. Vengono utilizzati in prodotti che vanno dai computer, ai vestiti, alle biciclette e alle vernici.
Considerando l'ondata che stanno creando in numerosi settori manifatturieri, i nanomateriali sono considerati da alcuni come la base di una nuova rivoluzione industriale. Influenzando le interazioni tra gli atomi, questi materiali mantengono la promessa di una miriade di nuovi prodotti che vanno dai farmaci migliori all'energia più pulita.
Ad esempio, aumentano già la quantità di elettricità generata dai pannelli solari e migliorano la durabilità dei materiali da costruzione. Potrebbero anche portare a computer più veloci, vestiti autopulenti e assistenza sanitaria più personalizzata.
Il Premio Nobel per la chimica è stato assegnato per i progressi scientifici nel campo delle nanotecnologie:tre ricercatori europei hanno vinto il premio nel 2016 e tre ricercatori statunitensi lo hanno rivendicato nel 2023.
Eppure questi materiali hanno componenti così microscopici che le regole tradizionali sulla sicurezza dei prodotti potrebbero non essere più applicabili.
"C'è un mondo completamente nuovo che si apre con questi nuovi materiali", ha affermato Schmid, capo del gruppo di aerosol polmonare presso il Centro di ricerca Helmholtz di Monaco, in Germania. "Molti hanno proprietà diverse rispetto ai materiali convenzionali, il che può alterare il rischio per la salute umana. Ciò non significa che i nanomateriali siano necessariamente più pericolosi, ma significa che abbiamo bisogno di metodi diversi per vedere se c'è motivo di preoccuparsi."
Schmid e colleghi stanno sperimentando modi per determinare quando i nanomateriali diventano un rischio per la sicurezza e quando le aziende e i governi devono agire.
"Dobbiamo progettare questi materiali in modo tale da ridurre al minimo i rischi", ha affermato Miguel A. Bañares, professore di ricerca presso il Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo, o CSIC. "Questo deve essere una priorità durante la fase di progettazione."
Bañares ha condotto un progetto di ricerca per sviluppare modelli computerizzati in grado di prevedere se un nanomateriale potrebbe essere pericoloso. Il progetto, chiamato NanoInformaTIX, si è concluso nel febbraio 2023 dopo quattro anni.
Bañares ha sottolineato l'importanza dell'intero settore della ricerca paragonando i nanomateriali alla sabbia.
"Immagina di avere una bottiglia di sabbia chiusa", ha detto. "Se apri quella bottiglia, non succederà nulla. Se, invece, apri una bottiglia con nanoparticelle al suo interno, semplicemente rimuovendo il coperchio le particelle si diffonderanno. Quindi potresti, ad esempio, inspirarle."
In sintesi, i nanomateriali hanno un "profilo di rischio" diverso rispetto ai materiali tradizionali.
"Prevediamo e modelliamo le proprietà del nanomateriale", ha affermato Bañares. "In questo modo possiamo capire meglio come interagiranno con l'ambiente e il corpo umano."
Tali informazioni possono essere utili per le aziende durante la progettazione di questi materiali e per gli enti regolatori quando valutano la sicurezza dei prodotti.
Finora, i regimi normativi in Europa e altrove sono stati aggiornati per coprire i nanomateriali semplici. La sfida è garantire che le norme stiano al passo con lo sviluppo della prossima generazione di nanomateriali, che avrà più componenti e maggiore complessità.
Nei nanomateriali, le unità più piccole sono inferiori a 100 nanometri. È mille volte più piccolo del diametro di un capello umano.
"Sono necessari microscopi elettronici per renderlo visibile", ha detto Schmid.
Insieme a un collega di nome Dr. Tobias Stoeger, Schmid coordina un progetto di ricerca per garantire che i futuri nanomateriali siano sicuri.
Chiamato HARMLESS, il progetto durerà quattro anni fino alla fine di gennaio 2025 e si concentrerà su materiali con nuove forme.
"Stiamo sviluppando metodi di misurazione e tecniche di modellazione", ha affermato Schmid. "Con loro, noi e gli altri possiamo vedere quanto rischio rappresenta un materiale."
Ha utilizzato l'esempio delle batterie per evidenziare la sfida in termini di ricerca e regolamentazione, affermando che presentano "un'enorme quantità" di complessità chimica.
"Esistono miliardi di parametri che possono essere modificati per ottimizzare le prestazioni, ma che possono anche rivelarsi pericolosi", ha affermato Schmid.
I nanomateriali possono essere rischiosi solo se presenti in determinate quantità o se applicati insieme ad altri materiali. Imparare di più sulle giuste quantità e combinazioni per i nanomateriali è una priorità per HARMLESS.
"C'è un divario di conoscenze", ha detto Schmid. "Dobbiamo comprendere i meccanismi biologici sottostanti associati a questi materiali. Se lo sappiamo, possiamo decidere quali sono i livelli di esposizione sicuri."
Un obiettivo è garantire la sicurezza nella fase di progettazione di nuovi nanomateriali.
Chiamato "Safe and Sustainable by Design" o SSbD, questo eviterebbe la situazione attuale in cui le aziende creano prima i materiali e poi ne valutano i potenziali rischi.
"Le aziende devono realizzare prodotti sicuri e sostenibili fin dall'inizio", ha affermato Schmid. "Non vuoi sprecare soldi producendo qualcosa che si rivela pericoloso."
Nel 2022, la Commissione europea ha pubblicato un rapporto SSbD su sostanze chimiche e materiali per stabilire un quadro per ulteriori azioni da parte dei regolatori e delle aziende in questo settore.
Il rapporto e progetti come HARMLESS e NanoInformaTIX evidenziano la necessità che i governi e le industrie lavorino insieme sulla futura sicurezza dei nanomateriali.
I progetti di ricerca dell'UE forniscono alle autorità di regolamentazione informazioni per affinare la propria conoscenza dei materiali e rimanere un passo avanti rispetto a un mercato in rapida evoluzione.
"I regolatori dipendono dalla loro conoscenza", ha detto Bañares. "È molto importante che le informazioni che raccogliamo siano presentate loro in modo comprensibile."
Allo stesso tempo, secondo Schmid, i nuovi nanomateriali sono spesso così complessi che una parte della responsabilità per la sicurezza spetta alle aziende stesse.
"Questi materiali sono incredibilmente avanzati", ha detto. "È solo che è molto difficile regolamentarli in anticipo."
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Fornito da Horizon:Rivista dell'UE per la ricerca e l'innovazione
