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Valutazione dei rischi dei nanomateriali durante il ciclo di vita, per la sicurezza del prodotto e del processo fin dalla progettazione

Anche se ne siamo circondati, quanto sappiamo veramente sui rischi dei nanomateriali fabbricati? Il progetto SUN, finanziato dall’UE, ha voluto rispondere a tale questione seguendoli lungo i loro cicli di vita.
Valutazione dei rischi dei nanomateriali durante il ciclo di vita, per la sicurezza del prodotto e del processo fin dalla progettazione
Nonostante la loro crescente ubiquità, i nanomateriali fabbricati (MN) potrebbero rappresentare un rischio sia per i produttori che per i consumatori. Gli sforzi per quantificare questo rischio si sono concentrati prevalentemente sulla sintesi e sulla fabbricazione, la fase di produzione del ciclo di vita delle nanoparticelle. Tuttavia, una volta integrati entro i nostri prodotti, gli MN subiscono reazioni chimiche di trasformazione, in aggiunta ai cambiamenti apportati dalle intemperie e dall’invecchiamento.

Il divario di conoscenze sulle proprietà fisico-chimiche e sugli effetti degli MN durante il loro ciclo di vita, ha ispirato la formazione del progetto SUN (Sustainable Nanotechnologies), finanziato dall’UE. Come coordinatore del progetto, il prof. Antonio Marcomini spiega, “Prima di SUN, non si sapeva quasi nulla circa la quantità e l’identità dei nanomateriali rilasciati dai prodotti attuali utilizzati da lavoratori e consumatori. Questo è vero soprattutto per lo stadio del fine del ciclo di vita, per esempio con l’incenerimento o la discarica.”

Sviluppo di sistemi di supporto decisionale per la gestione dei rischi

SUN ha esplorato un portafoglio bilanciato di prodotti nanotecnologici (NEP) del passato e innovativi, che si riflette nelle tre ampie categorie prese in esame. In primo luogo, i nanomateriali di riferimento studiati in modo approfondito, per cui il progetto genererebbe dati sperimentali limitati. In secondo luogo, i nanomateriali meno noti, con una storia di utilizzo e di elevata importanza sociale. Infine, i nanomateriali innovativi, che potenzialmente hanno un’alta rilevanza commerciale, ma di cui non si possiede nessun dato preesistente.

Come afferma riguardo alla metodologia il dott. Danail Hristozov, il ricercatore principale di SUN, “Per tutti gli MN, la catena di valore completa dalla sintesi attraverso la formulazione, all’uso e allo smaltimento, ha incluso gli esperimenti e la modellazione. I nostri partner del settore accademico e industriale hanno valutato le proprietà, il rilascio, l’esposizione, i pericoli e i rischi. Questi prodotti erano di qualità industriale e derivavano da linee pilota, linee attuali di produzione o laboratori di controllo dei lotti.”

Il lavoro ha portato alla creazione del sito sulla gestione del rischio sistema software SUNDS. SUNDS stima i rischi professionali, dei consumatori e ambientali da MN, lungo il loro ciclo di vita nei prodotti industriali reali, proponendo le opportune misure di attenuazione dei rischi, come i controlli tecnici o i dispositivi di protezione personale. Costruito in maniera modulare, SUNDS include anche un modulo di controllo dei rischi (RC), che può impostare soglie di rischio accettabili o analizzare valide sostanze alternative. Se i rischi non sono adeguatamente controllati ma non viene identificata alcuna sostanza alternativa, un modulo di analisi socioeconomica (SEA) può dimostrare i costi/benefici dell’MN in esame.

Il sistema può essere inoltre utilizzato con due livelli di complessità. In primo luogo, lo strumento NanoSCAN, disponibile all’indirizzo sviluppato nell’ambito del progetto LICARA può controllare i rischi del fornitore, i prodotti concorrenti, le opportunità di mercato o eseguire l’analisi dei rischi/benefici, e si rivolge alle PMI per le valutazioni di sicurezza normative e le decisioni sulle innovazioni del prodotto, riducendo i costi di R&S&I. Il secondo livello esegue la valutazione quantitativa (deterministica o probabilistica) dei rischi degli MN lungo il ciclo di vita dei prodotti nanotecnologici (NEP), ed è destinato principalmente all’industria e agli organismi di regolamentazione.

Come afferma riguardo alla metodologia il dott. Hristozov, “L’utilizzo di SUNDS ridurrà l’incertezza nelle prime fasi di innovazione e migliorerà la comunicazione del rischio, con un aumento della fiducia nell’innovazione responsabile, il che porterà ad un mercato più positivo e a business case più convincenti.”

Aggiornamento delle normative e della fiducia del mercato

Il lavoro sugli MN di SUN ha già contribuito direttamente ad accogliere le misure di controllo del rischio richieste dalla valutazione sulla sicurezza chimica del regolamento dell’UE REACH. Il team ha anche contribuito a sviluppare e migliorare le attività di standardizzazione, come l’OCSE e l’ISO. Ad esempio, SUN ha dato un contributo al documento di guida tecnica (TG) dell’OECD sulle prove multigenerazionali con enchitreidi (piccoli vermi), formando la base per le prove sulla tossicità a lungo termine sugli effetti epigenetici.

Una sfida cruciale per la nanosicurezza è la valutazione del rischio attraverso la diversità degli MN, che variano in dimensioni, morfologia, purezza e rivestimento superficiale, e le cui nanoforme differenti della stessa sostanza presentano profili di rilascio/esposizione, tossicocinetici e/o di rischio differenti. Per evitare l’attuale approccio delle costose valutazioni caso per caso, il team sta esplorando le strategie di verifica intelligenti (ITS) che operano attraverso gli strumenti di modellazione predittiva. Secondo la prof.ssa Vicki Stone, coordinatrice del progetto GRACIOUS, recentemente finanziato come approfondimento di SUN, questi hanno il potenziale di “spostare il paradigma dal controllo del rischio alla sicurezza mediante la progettazione, una delle più efficaci forme di prevenzione del rischio, eliminando dal progetto materiale e caratteristiche di processo indesiderati nelle prime fasi dello sviluppo del prodotto, pur mantenendo alta la qualità del prodotto.”

Keywords

SUN, nanotecnologia, nanosicurezza, valutazione del rischio, ciclo di vita, formulazione e sintesi, nanomateriali fabbricati, tossico, proprietà chimico-fisiche, sicurezza di progettazione