Mettere la sicurezza al centro dei materiali nanotecnologici complessi
I progressi della nanotecnologia hanno portato allo sviluppo di nanomateriali innovativi con applicazioni in diversi settori. Questi materiali avanzati, progettati con proprietà migliori rispetto ai materiali convenzionali, hanno il potenziale per rivoluzionare settori che vanno dall’edilizia all’agricoltura. La complessità di questi prodotti rappresenta una sfida significativa sia per gli innovatori che per i legislatori. Essendo composti da intricate miscele di più componenti, gli approcci tradizionali alla valutazione della sicurezza possono risultare inadeguati. «I benefici di questi materiali devono essere soppesati rispetto ai loro potenziali rischi per la salute umana e l’ambiente», afferma Tobias Stoeger di Helmholtz Munich in Germania, che insieme al collega Otmar Schmid coordina il progetto HARMLESS. «Garantire che questi materiali siano sicuri per gli ecosistemi, gli esseri umani e le risorse naturali è fondamentale.»
Salute umana e sicurezza ambientale
Affrontare questo deficit è stato l’obiettivo centrale di HARMLESS. Il progetto si proponeva di sviluppare un approccio all’innovazione sicura e sostenibile per i materiali avanzati, per tenere conto sia dei principi di sicurezza e sostenibilità sin dalla progettazione (SSbD) sia della preparazione normativa. «Abbiamo deciso di sviluppare metodi e strumenti innovativi per valutare con precisione i rischi potenziali e garantire la conformità alle normative», spiega Stoeger. «Abbiamo bisogno di meccanismi che supportino la progettazione di materiali avanzati più sicuri, per convincere la società del loro beneficio complessivo.» A tal fine, il progetto ha sviluppato una serie di strumenti integrati e di linee guida, oltre a un sistema di supporto decisionale online. L’idea è che possano essere utilizzati dagli innovatori per garantire la funzionalità, la sicurezza e la sostenibilità dei materiali durante il loro ciclo di vita. «Il nostro sistema di supporto decisionale di facile utilizzo integra le considerazioni sulla sicurezza nel processo di progettazione», aggiunge Stoeger. «Fornisce alle industrie strumenti per prendere decisioni informate durante lo sviluppo di materiali per diversi prodotti di consumo.»
Valutazione della sicurezza del ciclo di vita dei materiali avanzati
Gli strumenti e il sistema di supporto del progetto sono stati sperimentati attraverso diversi casi di studio. Un’area critica di attenzione è stata l’uso di nanostrutture e di piccole particelle incorporate nella matrice e inserite in prodotti come vernici e prodotti agricoli. «Quando le vernici sono esposte a condizioni climatiche avverse, si degradano nel tempo e potrebbero rilasciare nell’ambiente minuscole particelle, alcune di dimensioni inferiori a 100 nanometri, ovvero circa 100 volte più piccole di un capello», spiega Stoeger. «Allo stesso modo, piccole particelle possono essere rilasciate dai prodotti fitosanitari durante la manipolazione o l’irrorazione sui campi. Se inalate, queste piccole particelle possono danneggiare la salute umana e l’ambiente.» Altri casi di studio hanno utilizzato la guida e gli strumenti del progetto per valutare la sicurezza della silice colloidale utilizzata nell’industria della carta e dei nanomateriali avanzati utilizzati per l’isolamento termico delle abitazioni. Sono stati valutati anche i catalizzatori contenenti nanomateriali per vari processi chimici.
Promuovere materiali sicuri e sostenibili
Le sperimentazioni hanno dimostrato con successo il potenziale degli strumenti e delle linee guida di HARMLESS per aiutare le industrie, dall’edilizia alla produzione e all’agricoltura, a innovare in modo responsabile. Gli utilizzatori hanno potuto perfezionare i componenti del prodotto, come la forma e la composizione, per raggiungere l’equilibrio ottimale tra sicurezza e funzionalità, fin dalle prime fasi dell’innovazione. «Promuovendo l’uso di materiali sostenibili e innocui, HARMLESS ha contribuito a spianare la strada a un futuro in cui l’innovazione attraverso i materiali avanzati può prosperare», osserva Stoeger. «Valutare la sicurezza dei materiali avanzati durante il loro intero ciclo di vita aiuterà l’industria a produrre materiali avanzati di prossima generazione che siano sicuri sia per l’uomo che per l’ambiente.»
Parole chiave
HARMLESS, nanotecnologia, nanomateriali, materiali avanzati, edilizia, agricoltura, ambiente
