di Davide Santagati, estratto dalla sua tesi di laurea per il corso di Ingegneria Civile del Politecnico di Torino
Il presente articolo ha lo scopo di evidenziare le potenziali pericolosità nascoste nel mondo nanotecnologico che tanto si sta affermando nella nostra società. Dagli studi di molti ricercatori, si lascia ai lettori le proprie riflessioni su ciò che prospetta questa tecnologia nel futuro con un piccolo esempio applicativo di oggi nel settore edile.
Non ho mai avuto l’occasione di approfondire questo argomento e dal momento in cui lo fatto sono rimasto veramente colpito. Immaginate la Terra a confronto con una pallina da tennis. Ecco, ora avete il confronto tra un metro e un nano-metro, ovvero un miliardesimo di metro.
Fino a poco tempo fa, le nanotecnologie, erano un argomento quasi di fantascienza. Oggi ormai fanno già parte della nostra vita quotidiana ed in futuro troveranno sempre più applicazioni. Possiamo dunque affermare che queste sono alla base di una terza rivoluzione industriale nel corso del XXI secolo.
Nanoscienze e nanotecnologie comportano la capacità di vedere e controllare singoli atomi e molecole. Tutto sulla Terra è costituita da atomi, il cibo che mangiamo, gli abiti che indossiamo, i palazzi e le case in cui viviamo, e il nostro corpo. Immaginate dunque le potenzialità di queste nanoparticelle e le infinite applicazioni che possono svolgere.
Come affermò uno dei grandi del passato “temo quel giorno in cui la tecnologia andrà oltre la nostra umanità: il mondo sarà popolato allora da una generazione di idioti”, ed è proprio questo ciò che si nasconde dietro, una meraviglia spettacolare o uno scenario inquietante?
Il messaggio che vorrei trasmettere è che questo può sicuramente avere dei lati positivi, la possibilità di operare su questa scala permetterebbe ad esempio di andare a curare grosse malattie nel campo della nanomedicida o creare dei super materiali per catturare grandi quantità energia in un piccolissimo spazio, ma ciò, in mano all’uomo è come una bomba atomica, avremo non solo il rischio dell’estinzione del genere umano (ecofagia) ma addirittura il totale controllo, così come da sempre accade alla luce invisibile dei giorni nostri.
Oggi tutte queste tecnologie sono prive di regole e di controlli e l’Etica e valori morali diventano solo acqua passata.
La nascita del concetto di nanotecnologia è fatta comunemente risalire all’intuizione del fisico americano Richard Feynman, che in una ormai celebre conferenza tenuta nel dicembre del 1959 al California Institute of Technology, dal titolo “there’s plenty of room at the bottom” (c’è un sacco di posto giù in fondo) ipotizzò che nel futuro si sarebbero potuti costruire dispositivi di varia natura agendo direttamente sulla disposizione degli atomi nella materia.
Famoso è il suo riferimento sulla possibilità di immagazzinare l’intero contenuto dell’enciclopedia britannica sulla punta di uno spillo e sulla possibilità fisica di farlo.
Il termine moderno di “nanotecnologia” fu, tuttavia, coniato nel 1974 da Norio Taniguchi, ricercatore dell’ Università di Tokio, per descrivere la manipolazione precisa di atomi e molecole per la produzione di nuovi materiali, e ripreso in seguito nel 1986 da Eric Drexler, nel suo libro intitolato “Engines of creation: the coming era of nanotechnology”.
A partire dagli anni sessanta sono state fatte numerose scoperte e invenzioni, rivelatesi importanti nel campo delle nanotecnologie. In particolare, è stato inventato, da Gerard Binning e Heinrich Rohrer nel 1981, il microscopio a scansione ad effetto tunnel (STM). Questo particolare microscopio consente la ricostruzione morfologica della superficie di un campione conduttore, con altissima precisione, sfruttando la corrente dovuta al cosiddetto effetto tunnel (fenomeno della meccanica quantistica) e anche di manipolare e spostare singoli atomi in un materiale. Più tardi, furono introdotti il microscopio a forza atomica (AFM), quello a forza magnetica (MFM) e quello a forza elettrica (EFM), diventati ormai strumenti essenziali per le nanotecnologie.
Una tappa fondamentale nella storia delle nanotecnologie è stata la scoperta nel 1985, da parte di Robert F. Curl, Harold Kroto, e Richard E. Smalley, del fullerene. Il fullerene, insieme alla grafite e al diamante, rappresenta l’unica molecola stabile composta unicamente da atomi di carbonio. Esso viene indicato anche come carbonio C60, in quanto costituito da sessanta atomi di carbonio. Il fullerene ha la forma di un icosaedro al quale sono stati troncati i 12 vertici. L’aspetto della molecola è del tutto simile a quello di un pallone da calcio. Nel 1991 Sumio Iijima, ricercatore della NEC Corporation, scoprì che il carbonio poteva organizzarsi, oltre che in sfere, anche in tubi dal diametro variabile di pochi nanometri. Tali strutture sono chiamate nanotubi e rappresentano i nanomateriali in assoluto più conosciuti.
Struttura Fullerene molto simile ad un pallone da calcio. I nanotubi sono composti da atomi di carbonio; possono sostituire il silicio nei chip e sono 100 volte più resistenti dell’acciaio, ma 6 volte più leggeri.
I nanomateriali (NMTs) sono comunemente definiti come quei materiali aventi almeno una dimensione inferiore ai 100 nm. Essi esibiscono peculiari proprietà chimiche, fisiche e ottiche dipendenti dalle loro dimensioni e differenti da quelle presenti nei materiali di dimensioni convenzionali.
Questi possono avere origine naturale, quali ad esempio quelli prodotti da processi di combustione naturali oppure avere origine antropogenica. In questo caso, si distinguono quelli prodotti involontariamente e quelli prodotti volontariamente. A quest’ultima categoria appartengono i NMTs artificiali, o ingegnerizzati, ossia appositamente prodotti dalle nanotecnologie per svolgere scopi tecnologici a vari livelli e in vari campi scientifici e industriali:
I NMTs ingegnerizzati possono essere creati attraverso due approcci fondamentali:
metodo bottom up (dal basso verso l’alto): si riferisce alla capacità di assemblare il materiale nanostrutturato a partire dalle nanoparticelle che lo costituiranno. In biologia, chimica e fisica, si utilizza per lo più questo tipo di approccio;
metodo top down (dall’alto verso il basso): consiste invece nella costruzione di micro e nanostrutture a partire dal blocco massivo di materiale con tecniche di tipo litografico che riducono con metodi fisici le dimensioni delle strutture iniziali, portandole a livello micro/ nanometrico. Questo metodo trova i principali impieghi nelle applicazioni elettroniche e metallurgiche.
Già molti disponibili sul mercato, il loro numero è in costante crescita. È stato stimato dal PEN (The Project on Emerging Nanotechnologies, 2017) che finora sono stati realizzati 1827 prodotti nanotecnologici impiegati nei settori più disparati. Sempre la PEN Offre anche un elenco dettagliato dei nanomateriali qui riportati:
Tra i settori produttivi in cui trovano impiego le Nanoparticelle (NPs) si possono includere il settore della salute e fitness, elettrodomestico, automobilistico, elettronico ed informatico, alimentare,edile. Prodotti incredibili, come vetri autopulenti, tute ignifughe,nano-chips, vernici antigraffio, superfici antibatteriche, spugne mangia-petrolio, farmaci-robot,alimenti che si conservano più a lungo…
Nanoparticelle e rischi per la salute
Ma un interrogativo incombe sopra il mondo nano: le nanoparticelle sono sicure? Le ingeriamo, le respiriamo, le tocchiamo, ma sappiamo quali effetti provocano sugli organismi viventi?
I rischi sono tanto più difficili da valutare quanto difficile è analizzare il comportamento delle NPs e delle applicazioni globali. Esse non rispondono alle leggi della fisica classica, ma a quella della meccanica quantistica. Costruire delle particelle, atomo per atomo, manipolare la materia a livello delle molecole, è entrare in un mondo che al momento è di incertezza assoluta. Non a caso oggi tutto questo è senza regole e certificazioni, ma fortunatamente ricercatori di tutto il mondo stanno dando alla luce risultati significativi.
Bisogna premettere che l’uomo è sempre stato esposto a NPs stando in ambienti polverosi, tra eruzioni vulcaniche, rocce in via di erosione, incendi, sabbia e terra i cui effetti sono anch’essi parte deleteri per la salute.Tuttavia, l’esposizione alle NPs è cresciuta notevolmente nell’ultimo secolo a causa dello sviluppo industriale e all’introduzione di questi NMTs ingegnerizzati. Oggigiorno, costituiscono una parte importante del particolato atmosferico urbano(PM) di cui tutti conoscono, polveri originate prettamente dai processi industriali a caldo. La loro composizione dipende da ciò che viene bruciato e la loro dimensione è tanto più piccola quanto più alta è la temperatura di formazione.
Le NPs invece sono in un ordine di grandezza inferiore rispetto a quello dei particolato atmosferico che appartiene ad una fascia dell’ordine del micrometro, per cui i rischi sulla salute e sull’ambiente son ben più gravi dato che a quelle dimensioni possono tranquillamente entrare nei mitocondri delle cellule o negli alveoli polmonari, dimensioni paragonabili a proteine di DNA.
Questi possono accumularsi in ogni tessuto del nostro corpo con impossibilità dell’organismo di espellerli dovuto proprio alla loro nano dimensione. Inoltre questi materiali diventeranno prima o poi rifiuti e le particelle cui questi saranno ridotti si disperderanno nell’ambiente inquinando aria, acqua, cibo, pesci e microorganismi più di quanto lo sono già.
E’ stato dimostrato dal professor Nemmar dell’Università cattolica di Leuven che particelle da 100 nanometri, ovvero 0,1 micron, se respirate, passano la barriera polmonare in 60 secondi e in un’ora giungono al fegato. Quando parliamo di nanomateriali… parliamo sostanzialmente anche di nanometalli…quindi di intossicazione da metalli pesanti. Cittadini, noi, siamo sempre all’oscuro di tutto questo, basta come sempre porsi delle semplici domande,per chi è attento e si informa sa benissimo di cosa parlo. il complesso di questi inquinamenti metallici si possono ritrovare o venire a contatto in:
In Italia i lavori svolti dai ricercatori dottor S.Montanari e la moglie dottoressa A.Gatti sono molto chiari su quali sono gli effetti delle nanoparticelle (nanometalli). Da molti anni si occupano di nanopatologie nel laboratorio di ricerca Nanodiagnostics srl. a Modena.
Per chi fosse interessato ad approfondire l’argomento può consultare il loro blog o il sito del laboratorio. Molte testimonianze scientifiche sono anche dichiarate dal Centro Informativo di Biotecnologia NCBI, in cui mostrano le tossicità delle NPs ai polmoni, al sistema cardio-vascolare e quello nervoso centrale in correlazione alle molte malattie associate ad esse.
Contenuti consultabili liberamente nel famosissimo archivio internet PubMed.
Montanari dice:
“Per prima cosa le nanopatologie sono una scoperta nostra e, segnatamente, di mia moglie cui si deve addirittura il loro nome. Le polveri fini ed ultrafini sono un argomento spesso trattato da politici e media senza cognizione di causa, il che genera fraintendimenti e rende impossibile trovare soluzioni al problema.
Le nostre scoperte, da subito osteggiate dall’accademia nostrana e oggi alla ribalta della scienza, hanno dimostrato che queste polveri sono capaci di entrare, attraverso diversi meccanismi, nel nostro organismo e di innescare una lunga serie di malattie, non poche delle quali finora classificate come “di origine sconosciuta”.
E le stesse nostre ricerche hanno dimostrato quali siano le origini di quelle polveri, come si possano rintracciare quelle origini e quali siano i fattori di pericolosità. È solo conoscendo l’origine del problema che si può porvi rimedio o, almeno, tentare di farlo.”
Le nanotecnologie in edilizia
L’edilizia e certamente un settore strategico per mostrare le nuove invenzioni, perciò in essa è Inevitabile l’applicazione della nanotecnologia.
Ad oggi le principali sperimentazioni in questo ambito riguardano le seguenti tipologie di prodotti:
materiali cementizi autopulenti e fotocatalitici impiegati per intonaci e pavimentazioni;
compositi fibrorinforzati nanostrutturati per strutture leggere e resistenti;
vernici e rivestimenti nanostrutturati antiusura, anticorrosione, termici o fotocatalitici;
materiali organici per la conversione fotovoltaica;
isolanti trasparenti nanostrutturati;
vetri autopulenti, fotocromici e termocromici con nanoparticelle;
sorgenti luminose con nanotubi di carbonio;
SURFASHIELD sospensione a base acqua di biossido di titanio prodotto con sistema sol-gel applicabile in aggregazione chimica a freddo.
Questi prodotti sono altamente performanti e raggiungono proprietà uniche grazie all’ausilio di NPs derivate da ossidi, metalli, semiconduttori, fullereni, ecc.., quelli definiti precedentemente come nanometalli.
Le nanoparticelle fanno ammalare
Le minuscole particelle generate dalla nanotecnologia hanno dimostrato la loro capacità di far ammalare e uccidere i lavoratori di fabbriche che utilizzano questo tipo di tecnologia(NCBI).
Di norma quando si parla della pubblica amministrazione spuntano sempre provvedimenti in merito. Infatti, già da alcuni anni, precisamente nel mese di febbraio 2011 si è arrivati alla pubblicazione, da parte dell’INAIL, del primo ” Libro Bianco – Esposizione a nanomateriali ingegnerizzati ed effetti sulla salute e sicurezza dei luoghi di lavoro”, a cura dal Network Nazionale per l’individuazione di misure di prevenzione e protezione connesse con l’esposizione a nanomateriali in ambito lavorativo (NanOSH Italia).
Dunque, insieme alle varie fonti di Inquinamento Indoor si aggiungono alla lista anche i materiali nanotecnologici.
Se da un lato non abbiamo avuto la comunicazione ufficiale dei danni e le relative incertezze sulle possibili interazioni di rilascio mura/ambiente, d’altro lato, ci si pone il rischio perché conosciamo l’effetto nocivo dei nanometalli, approvati da ricercatori di ogni paese del mondo. Ognuno nel suo campo…e tutti con gli stessi risultati.
I ricercatori cinesi diretti da Yuguo Song, del Dipartimento di Medicina del Lavoro e Tossicologia Clinica del Chaoyang Hospital di Beijing,furono tra i primi a evidenziare la tossicità negli esseri umani e in risposta a questo la ricercatrice Silvia Ribeiro affermò che tale risultato fosse solo la punta dell’iceberg di un’industria estremamente rischiosa;
Altrettanto lo studio britannico nel 2007 che coinvolge il lavoro di molti autori dei vari dipartimenti di fisica medica e biochimica delle università di Bristol,Oxford,Leeds,Cardiff, dimostra l’esistenza di un effetto indiretto delle nanoparticelle che danneggerebbero “a distanza” il DNA;
Marie-Claude Jaurand, direttore di ricerca all’INSERM, accusa i nanotubi di carbonio, materiale ultra resistente utilizzato nell’industria, per i loro effetti “simili a quelli dell’amianto“, concernenti la produzione di lesioni del DNA e la formazione di aberrazioni cromosomiche;
Gli stessi ricercatori Italiani Gatti e Montanari parlati precedentemente nei loro libri e conferenze hanno dato chiare dimostrazioni in merito;
Jean Bergougnoux, presidente della Commissione nazionale per il dibattito pubblico sulle nanotecnologie (CNDP), e Rose Frayssinet, esperta nel campo delle nanotecnologie, associazione amici della terra;
Michael L. Shuler e il suo team di Ricercatori presso Binghamton University e la Cornell University;
Il dottor Russell Blaylock, neurochirurgo in pensione, tossicologo e scrittore…
…e molti altri oggi in continua sperimentazione.
L’utilizzo della nanotecnologia sarà sempre più frequente. Questione di anni e diventerà molto più potente. Penso che un futuro non molto lontano, attraverso i nanorobot, saremo in grado di aumentare indefinitamente la durata della nostra vita raggiungendo per assurdo l’immortalità o forse fare di più,cose impensabili viste solo nei film.
Difficile prevedere come si evolverà, ma sicuramente saranno anni di continui cambiamenti,in cui non mancheranno i dibattiti critico-etici e morali.
Con la speranza che il contributo di ricercatori onesti che divulgano il vero, possa essere da esempio per evitare di trasmettere eredità pesanti alle generazioni future.
Davide Santagati
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