Green chemistry: il futuro della chimica è verde

La maggior parte di noi, quando sente dire che qualcosa è “chimico” storce il naso, lo so. L’opinione pubblica ormai associa la chimica, almeno nelle sue applicazioni produttive su larga scala, al male per antonomasia, sia per la salute dell’uomo sia degli equilibri ambientali.

Non si può negare però, che la chimica abbia influito positivamente sullo sviluppo economico e tecnologico dei paesi industrializzati con l’avvento del petrolio e delle materie plastiche, che abbia garantito ai malati di sopravvivere attraverso l’utilizzo di antibiotici e farmaci e che abbia permesso di sfamare una popolazione mondiale sempre crescente attraverso l’uso di fertilizzanti per la coltivazione delle specie vegetali.

Sebbene tutti noi godiamo dei benefici generati dallo sviluppo industriale e dalla crescita produttiva, non possiamo non tener conto del rovescio della medaglia: i grandi costi ambientali e sociali. E’ impossibile dimenticarsi dei disastrosi incidenti di Seveso e Bhopal, della formazione del buco dell’ozono, fino ai più recenti cambiamenti climatici e all’inquinamento atmosferico e degli oceani.

A tal proposito, in un’ottica di sostenibilità e di salvaguardia ambientale, a partire dagli anni ‘90 le agenzie ambientali governative, l’industria e le università di tutto il mondo, stanno elaborando ed assumendo un codice di comportamento che individua strategie precise per non compromettere l’esistenza delle generazioni future. Grazie a due professori statunitensi, Anastas e Warner, nel 1991 è nata la “Green Chemistry”, che più che una branca della disciplina può essere vista come un approccio etico, che mira a guidare le applicazioni della chimica verso modalità più sostenibili per l’ambiente, l’economia e la popolazione. Questo è un approccio trasversale, poiché multidisciplinare: infatti coinvolge altre scienze, quali la fisica, la biologia e l’ingegneria ed ha i suoi risvolti positivi nell’economia e nel benessere dell’ambiente e della società.

Nello specifico, come possiamo seguire la filosofia della green chemistry?

Possiamo pensare di progettare prodotti e processi chimici che mirino a ridurre o eliminare l’utilizzo o la produzione di sostanze pericolose o dannose, applicando questo approccio all’intero ciclo di vita dei prodotti.

Pensate ai nuovi sacchetti che vi forniscono al supermercato, sapete di cosa sono fatti?

Il materiale si chiama MATER-BI, è una plastica biodegradabile e compostabile, sintetizzata a partire da amido di mais e oli vegetali, fonti naturali che hanno un’incidenza minima sulle risorse idriche del pianeta. Questo materiale incarna perfettamente la filosofia sostenibile, poiché se disperso nell’ambiente, può essere degradato dai microrganismi in sostanze più semplici (acqua, anidride carbonica e metano), altrimenti se inviato ad impianti di compostaggio può essere trasformato in un ottimo fertilizzante. Una bella differenza rispetto ai vecchi sacchetti di plastica prodotti a partire dalla lavorazione del petrolio, che tanto hanno inquinato i nostri mari e i nostri suoli.

Anastas e Warner coscienti della difficoltà dell’implementazione di questa etica nell’industria chimica, sono venuti in nostro aiuto stilando una lista di principi da considerare per permetterci di ridurre l’inquinamento chimico, tra cui:

• Prevenzione: durante la produzione di composti chimici a partire da sostanze più semplici (sintesi chimica), sarebbe opportuno prevenire la produzione di rifiuti chimici. Il miglior modo per gestire i rifiuti è quello di non produrli in assoluto.

• Massimizzazione: Le reazioni chimiche utilizzate, dovrebbero prevedere una resa abbondante in prodotti, per evitare lo spreco di reagenti.

• Sintesi chimiche meno pericolose: gli scienziati si dovrebbero preoccupare che, durante la sintesi, non si vengano a creare dei prodotti intermedi pericolosi per l’uomo o l’ambiente. Tutto ciò sarebbe possibile solamente attraverso il design di prodotti chimici meno tossici, che possano degradarsi in sostanze innocue dopo l’utilizzo, con l’impiego di solventi più sicuri e con condizioni industriali di reazione meno drastiche, evitando le alte pressioni e le alte temperature.

Tutto questo non basta, ci sarebbe bisogno di utilizzare materie prime rinnovabili, utilizzare dei catalizzatori, monitorare in tempo reale le sintesi per evitare la formazione di prodotti indesiderati, ma soprattutto minimizzare le probabilità di incidenti chimici come esplosioni e rilasci accidentali di sostanze dannose nell’ambiente.

Se ci fate caso, il condizionale è il modo verbale più utilizzato in questi principi, proprio perchè non tutte le proposte fatte sono di facile realizzazione. La chimica industriale fino agli anni novanta si è basata su sintesi e processi ben consolidati, impianti chimici già precostituiti e mirava ad ottenere grandi quantità di prodotti a costi contenuti con poca attenzione alle conseguenze della produzione di massa. Cambiare il paradigma e ricominciare da zero ha richiesto inventiva, investimenti, incentivi statali e interventi legislativi. Sappiamo tutti che prima o poi si dovranno sostituire i vecchi carburanti fossili, inquinanti ma economici, con i nuovi biocarburanti, sostenibili ma più cari, e di come questo potrà incidere negativamente sul mercato e sulle economie dei paesi in via di sviluppo. Naturalmente tutti i governi del mondo devono essere disposti a fare questi sacrifici, poiché ne va della riduzione dell’inquinamento atmosferico.

Mettendo i costi e i benefici sul piatto della bilancia, solo nell’ultima decade, da quanto il valore di CO2 nell’atmosfera è iniziato a salire in modo vertiginoso, abbiamo visto come i benefici dei biocarburanti valgano bene il loro prezzo più alto. Ci si appella quindi alla coscienza, alla perseveranza e alla creatività di scienziati, ingegneri ed economisti, che solo unendo le loro forze potranno garantire la chimica verde. Questa grande svolta è in parte anche nelle mani di noi cittadini: mossi da sani principi, potremo scegliere di informarci e di acquistare prodotti più sostenibili. La Green Chemistry quindi, è il futuro della chimica, è un campo aperto alle nuove idee, all’innovazione tecnologica, al progresso più rivoluzionario ed è l’unico approccio da perseguire se vogliamo garantire ai nostri figli un mondo più vivibile.

Giorgia Sed

Coronavirus e ambiente: un'alleanza precaria

È il 9 marzo 2020, quando il Covid-19 rinchiude l’Italia e il resto del mondo in una bolla rossa che costringe i cittadini nelle proprie case. 50 giorni e innumerevoli incontri via Zoom più tardi, eccoci ancora qua: alle prese con incontri di lavoro e lezioni telematiche, a improvvisarci pasticceri ogni giorno, ad allenarci in ogni angolo della casa e a cercare di cambiare come è possibile le nostre più scontate abitudini.

Cambiamento sembrerebbe essere dunque la parola all’ordine del giorno. Ma oltre ad essere percepito all’interno delle nostre case, il cambiamento si avverte anche prendendo una semplice boccata d’aria alla finestra. La modifica della nostra quotidianità sembrerebbe aver avuto, infatti, un effetto non solo sulle nostre vite personali, ma anche su qualcosa di molto più grande: l’ambiente.

Le drastiche misure messe in atto per il Coronavirus sembrerebbero infatti aver avuto un forte impatto indiretto sul nostro pianeta, determinando un calo delle concentrazioni di molti inquinanti atmosferici che, secondo l’ESA (Agenzia Spaziale Europea), sarebbero causa di 400mila morti premature ogni anno in Europa.

Quando ci si approccia a questi argomenti è però molto importante non giungere immediatamente a conclusioni affrettate e facili e soprattutto non parlare di “inquinamento” in termini generali. Osservare piuttosto l’andamento dei singoli inquinanti, che si comportano in modo molto diverso, permette un’analisi decisamente più valida e veritiera:

Se in questi giorni vi è capitato di vedere in tv o online una mappa su come l’inquinamento sia calato dall’inizio di febbraio, quasi certamente raffigurava gli ossidi di azoto: NO (monossido di azoto) e NO2 (biossido di azoto).

Queste miscele sono il prodotto di centrali elettriche, veicoli e altre strutture industriali, perciò la loro diminuzione è facilmente associabile allo stop di tutte le attività produttive e alla minore presenza di veicoli su strada.

Le immagini del satellite Sentinel-5P mostrano ora come i livelli di inquinamento atmosferico da biossido di azoto siano crollati in Francia e in Italia, rispettivamente del 54% e del 45%.

Nella nostra lista di inquinanti atmosferici da tenere sotto controllo, troviamo poi le polveri sottili, piccolissime particelle solide disseminate nell'atmosfera e con dimensioni inferiori a 15 µm. Ma come si formano? Possono avere un'origine sia naturale sia antropica (causata dall'uomo). Tra le cause derivanti dall’attività umana ritroviamo, ad esempio, l'industria, i nuclei domestici, il trasporto stradale e su ferrovia, le centrali elettriche e termiche, la gestione dei rifiuti edili, i processi di combustione industriale. Un esempio sono le polveri PM10 e le ancora più piccole PM2.5.

Per quanto riguarda queste minuscole particelle, la situazione risulta essere meno chiara:

Anche qui sembra esserci stato un leggero calo, ma la complessità dei fenomeni (meteorologici e chimici), che ne influenzano le concentrazioni, non permettono ancora di stabilire la precisa causa. La principale fonte, in questo caso, è il riscaldamento domestico, il cui valore potrebbe essere calato per le elevate temperature del precedente marzo, ma anche aumentato per il maggior tempo trascorso in casa.

Ebbene, la diminuzione delle polveri sottili nell’aria potrebbe essere non solo una conseguenza positiva del coronavirus, ma anche e soprattutto ciò che potrebbe salvarci la vita: nelle scorse settimane sono state infatti avanzate ipotesi sulla possibile correlazione tra inquinamento e pandemia da coronavirus, anche a partire dai casi di Wuhan e della Lombardia. Uno studio di Harvard è il primo a mettere nero su bianco la questione in modo scientifico. Nello specifico lo studio si è soffermato soprattutto a valutare la stretta correlazione tra alti livelli di PM2.5 e i più elevati tassi di mortalità da epidemia Covid-19.

È stato dunque ipotizzato che una persona che vive per decenni in una contea con alti livelli di polveri sottili abbia il 15% in più di probabilità di morire di Coronavirus rispetto a qualcun altro residente in una regione con un'unità in meno di inquinamento da PM2.5. Esiste infatti motivo di ritenere che lo stress ossidativo indotto da PM2.5 possa produrre una forte infiammazione locale, in grado di compromettere gravemente la funzionalità polmonare, complicando ulteriormente il quadro clinico del paziente Covid-19.

Infine troviamo i Gas Serra, gas presenti nell’atmosfera che trattengono il calore emesso dalla superficie terrestre, dall’atmosfera e dalle nuvole. Anche questi possono avere un’origine naturale o, nella maggior parte dei casi, antropica e le loro proprietà causano un fenomeno noto come effetto serra. In questo caso i dati a riguardo sono limitati: èdiminuita la domanda energetica e l’ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale) stima un calo del 5-7% in questo primo trimestre rispetto al 2019.

Tale andamento però sembra essere tanto incoraggiante quanto temporaneo. Alcuni attivisti ambientalisti sperano che, finita l’attuale crisi sanitaria, il mondo finalmente saprà svegliarsi da quel sonno di indifferenza che ci ha condannato dall’inizio dell’epoca industriale e possa quindi approfittarne per ripensare ad alcune modalità produttive, dando maggior importanza, ad esempio, al lavoro da casa e finanziando ulteriormente il settore delle fonti di energia rinnovabili. Altri temono invece che le misure straordinarie per far ripartire l’economia non terranno conto delle conseguenze ambientali, portando come risultato ad un aumento di sostanze inquinanti, che potrebbe anche del tutto annullare l’effetto della riduzione delle ultime settimane.

Per ora, rimaniamo con il messaggio significativo che ci lascia l’era Covid-19, che ci invita a sperare nella fine di un incubo mondiale e nell'avvio di nuove misure atte a proteggere il delicato equilibrio del nostro pianeta, che ci permetteranno di entrare nella prossima era con una consapevolezza maggiore delle responsabilità che abbiamo nei confronti della nostra casa chiamata Terra e della fortuna che ci permette di custodirla.

Alessia Campagnano