Affinché l’abbigliamento tecnico resista a tutte le condizioni atmosferiche, è necessaria un’impregnazione chimica. Giacche impermeabili, costumi da bagno e simili con un rivestimento contenente PFAS contribuiscono tuttavia all’inquinamento ambientale con queste sostanze chimiche “eternali” contenenti fluoro. Sostituire questo gruppo di sostanze non è banale, poiché esse possiedono proprietà eccellenti: i PFAS sono idrorepellenti, antisporco e oleorepellenti. Per questo motivo, i ricercatori dell’Empa stanno collaborando con partner industriali per sviluppare tecnologie e materiali che consentano di produrre in modo sostenibile ed economico tessuti privi di PFAS con le caratteristiche desiderate. Questo progetto innovativo è nato dalla rete Subitex, una collaborazione di lunga data tra le aziende dell’associazione tessile svizzera Swiss Textiles e l’Empa di San Gallo. Il progetto «EC0Tex», finanziato da Innosuisse, mira a produrre rivestimenti idrorepellenti per filati tessili utilizzando sostanze prive di fluoro in un impianto di rivestimento al plasma appositamente sviluppato. Recentemente il progetto è stato insignito dell’«Innovation Award» per la sostenibilità e l’innovazione in occasione della fiera internazionale «Techtextil» a Francoforte sul Meno.

Sostituzione senza rimpianti
Al centro del progetto «EC0Tex» c’è il principio «Safe and Sustainable by Design», in breve SSbD. «Nella ricerca di alternative ai PFAS, l’obiettivo è quello di non produrre in nessun caso i cosiddetti “regrettable substitutes”, ovvero sostituti che a posteriori si rivelano dannosi quanto la sostanza chimica utilizzata in origine», afferma il ricercatore dell’Empa Dirk Hegemann del laboratorio «Advanced Fibers» di San Gallo. Per questo motivo, il team guidato da Dirk Hegemann, Martin Amberg e Patrick Rupper, già nelle prime fasi del processo di sviluppo, confronta le esigenze dell’industria, dell’ambiente e della società sulla base di analisi dei rischi e scarta quei materiali e quelle tecnologie che non soddisfano i requisiti desiderati in termini di proprietà, sostenibilità o economicità.

Rivestimento in profondità
In collaborazione con i partner di implementazione dell’industria tessile svizzera Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG e Seilfabrik Ullmann AG, sta così prendendo forma un nuovo processo di impregnazione adatto all’industria che utilizza la tecnologia al plasma. Infatti, con le tecniche convenzionali, le sostanze prive di PFAS dovrebbero essere impiegate in quantità eccessive per riprodurre le proprietà dei tessuti rivestiti con PFAS. La conseguenza: una penalizzazione in termini di economicità e sostenibilità, il che rende la ricerca di alternative praticabili secondo gli standard SSbD una vera sfida.

Il nuovo impianto al plasma, progettato a tal fine in collaborazione con i ricercatori dell’Empa, consente tuttavia di applicare rivestimenti estremamente sottili sulle singole fibre di un filato. «In questo modo possiamo ridurre notevolmente la quantità di sostanze chimiche utilizzate e ottenere al contempo un'impregnazione completa dei filati», afferma Hegemann. I filati così prodotti potrebbero essere utilizzati direttamente per la produzione di abbigliamento outdoor e sportivo, ma anche di corde, secondo il ricercatore.

Nella tecnica di rivestimento indotta dal plasma, il plasma viene generato mediante scarica elettrica di gas in una camera. Poiché in questo modo viene fornita un'elevata quantità di energia a bassa temperatura, le sostanze chimiche nella camera evaporano e formano specie reattive che si legano alle singole fibre di un filato. Di solito, tuttavia, in questo modo è possibile impregnare solo le fibre più esterne di un tessuto. «Abbiamo seguito un nuovo approccio: il nuovo impianto di rivestimento al plasma genera specie reattive diverse, in grado di penetrare anche in profondità nella struttura del filato», spiega il ricercatore dell’Empa Dirk Hegemann. Il risultato è un rivestimento resistente e penetrante.

Sfida: grasso e sporco
Come alternativa ai PFAS, i ricercatori stanno ora studiando come utilizzare i composti organosilici per l’impregnazione. È necessario analizzare accuratamente la sicurezza anche in caso di esposizione ambientale, ad esempio a causa dell'abrasione o del lavaggio. Le prime analisi mostrano che i composti organici del silicio formano strati altamente reticolati con eccellenti proprietà in termini di idrorepellenza e asciugatura rapida, che superano addirittura quelle delle impregnazioni PFAS in termini di resistenza.

Una sfida attuale rimane la repellenza al grasso e allo sporco, che i tessuti PFAS sono in grado di garantire. Secondo Hegemann, sono necessari ulteriori lavori per poter sostituire i PFAS nei tessuti, come gli indumenti di protezione sul lavoro. L'ampio gruppo dei composti organosilici apre qui una moltitudine di possibilità. Grazie alla tecnologia al plasma, ora è anche possibile trovare ulteriori nuove soluzioni adattando le sostanze di partenza e le condizioni di rivestimento e personalizzandole in base alle proprietà desiderate dei tessuti, tenendo al contempo presenti i principi «Safe and Sustainable by Design».

Guarda il video: https://www.youtube.com/watch?v=XDzv25W902Q

Box 1:
Technology Briefing: Safe and Sustainable by Design (SSbD)
Il 25 giugno si terrà presso l’Empa a Dübendorf il Technology Briefing su «Safe and Sustainable by Design» (SSbD). I ricercatori dell’Empa e i partner industriali forniranno approfondimenti pratici e mostreranno, sulla base di esempi concreti, quali opportunità offre l’SSbD per innovazioni sicure e sostenibili. L’evento è organizzato dall’Empa-Akademie e la partecipazione è gratuita.

È possibile registrarsi al seguente link: https://www.empa-akademie.ch/ssbd


Box2:
Un peso per le generazioni future: i PFAS nell’ambiente
Le sostanze chimiche PFAS finiscono nell’ambiente e lo inquinano per generazioni. Le sostanze di questa vasta classe chimica si accumulano nell’ambiente, alcune addirittura nel corpo umano. I PFAS sono associati a diverse malattie come il cancro, i disturbi metabolici o i danni al sistema immunitario. Sono inoltre noti effetti sulla fertilità e sui bambini nel grembo materno. È quindi urgentemente necessario ricorrere ad alternative sicure. Il numero #2 di Pocket Facts fornisce dati sull'inquinamento causato da questa problematica classe di sostanze e illustra cosa stanno facendo l'Empa, l'Eawag e l'Oekotoxzentrum per contrastarlo.