La scorsa settimana ho promesso di dare un’occhiata alle finiture del terreno e delle macchie per vedere come ciascuna viene applicata e/o formulata. Alcune di queste finiture con marchio rivendicano credenziali verdi impeccabili, quindi è importante che siamo in grado di valutare le loro affermazioni – o almeno conoscere il gergo! La chimica qui, come ho detto nel post della scorsa settimana, è densa. La cosa importante da ricordare su tutte queste finiture è che tutti dipendono flurocarbon chimica a base di essere efficace.
Le più antiche finiture idrorepellenti per tessuti erano semplicemente rivestimenti di paraffina o cera – e generalmente sbiaditi alla fine. I perfluorochimici (PFC) sono gli unici prodotti chimici in grado di respingere acqua, olio e altri liquidi che causano macchie. I tessuti rifiniti con PFC hanno proprietà antiaderenti; questa famiglia di prodotti chimici è utilizzata in quasi tutte le finiture antimacchia oggi sul mercato. Altri materiali possono essere fatti per eseguire alcune di queste funzioni, ma soffrono quando sottoposti a olio e sono notevolmente meno durevoli.
Il primo tipo di finitura resistente alle macchie (utilizzando questi PFC) ha impedito al terreno di penetrare la fibra rivestendo la fibra. Per l’uso su un tessuto, i prodotti chimici sono uniti su leganti (poliuretano o acrilico) che funge da colla per attaccarli alla superficie del tessuto. Gore Tex è uno di questi primi rivestimenti-un film sottile è stato laminato sul tessuto; un altro, prodotto da 3M Corporation per quasi 50 anni, è Scotchgard. Scotchgard era così popolare e divenne così onnipresente che “Scotchgard” entrò nella lingua come verbo. 
La sostanza chimica originariamente utilizzata per produrre Scotchgard e Gore Tex si scompone in perfluorottano solfonato, o PFOS, una sostanza artificiale che fa parte della famiglia dei perfluorochimici. PFOS e PFOA hanno catene di otto atomi di carbonio; il gruppo di materiali relativi a PFOA e PFOS è chiamato C8 – questo è spesso definito come “chimica C8”.
Una parte sulla chimica C8:
Se ricordi dal post della scorsa settimana, la famiglia PFC è costituita da molecole con una spina dorsale di carbonio, completamente circondata da fluoro. Vari “cugini” hanno dorsali di carbonio di diverse lunghezze: PFOS o C8, ad esempio, ha 8 atomi di carbonio, C7 ha 7 e così via. Oggi c’è polemica sui cosiddetti fluorocarburi “cattivi” (C8 ) e quelli “buoni” (C6) che affronterò di seguito.
C8 – (la spina dorsale è costituita da una catena di 8 atomi di carbonio) : vengono utilizzati due metodi per produrre due prodotti leggermente diversi:
1) elettrofluorinazione: utilizza l’elettrolisi per sostituire gli atomi di idrogeno in una molecola con atomi di fluoro per creare la catena di unità 8 contenente solo carbonio e fluoro. Durante questo processo viene creata una piccola quantità di PFOS (perfluorottano solfonato).
2) Telomerizzazione: equivalente chimico di fare una catena daisy: produce mini polimeri unendo singole unità insieme in catene. Il solito obiettivo è quello di produrre catene che sono una media di 8 unità di lunghezza, ma il processo non è perfetto e una gamma di lunghezza della catena si tradurrà – che vanno da 4 unità a 14 unità di lunghezza. Quindi puoi avere un C4, C6, C12, ecc. In questo metodo viene prodotta una piccola quantità di sottoprodotto chiamato PFOA (acido perfluoroottanoico).
C6-questa chimica produce un sottoprodotto chiamato PFHA (acido perfluoroesanoico), che dovrebbe essere 40 volte meno bioaccumulativo del PFOA. Ma è anche meno efficace, quindi più della sostanza chimica deve essere utilizzata per ottenere lo stesso risultato. I produttori stanno cercando di trovare segmenti di perfluorocarburi sempre più piccoli nei loro prodotti e persino C4 è stato utilizzato. Più piccolo è il fluorocarburo, più rapidamente si rompe nell’ambiente. Sfortunatamente, le prestazioni tessili desiderate diminuiscono man mano che la dimensione del perfluorocarburo diminuisce. “C6 è chimicamente più vicino a C8, ma non contiene PFOA. Si rompe nell’ambiente – un tratto positivo – ma non si attacca anche ai capispalla e non respinge acqua e olio e C8, il che significa che non soddisfa uno standard industriale vago, così come gli standard aziendali individuali per durata e repellenza.”
Torna a Scotchgard:
Gli scienziati hanno notato che il PFOS (il fluorocarburo C8) ha iniziato a presentarsi ovunque: in orsi polari, delfini, aquile bambino, acqua del rubinetto e sangue umano. Così ha fatto il suo cugino C8 PFOA. Questi due perfluorochimici artificiali (PFOS e PFOA) non si decompongono in natura. Uccidono ratti di laboratorio a dosi più elevate e ci sono potenziali collegamenti a problemi tissutali, ritardi nello sviluppo e alcune forme di cancro. Di seguito sono riportate le tabelle dei risultati che l’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti ha rilasciato dai dati raccolti da 3M e DuPont; alcuni esseri umani hanno più PFOA nel sangue rispetto ai livelli stimati negli animali in questo studio. Per una revisione completa di questo studio, vedere il sito Web del Gruppo di lavoro ambientale, http://www.ewg.org/node/21726.
PFOA e PFOS, secondo l’EPA degli Stati Uniti:
- Sono molto persistenti nell’ambiente.
- Si trovano a livelli molto bassi sia nell’ambiente che nel sangue della popolazione statunitense.
- Rimangono nelle persone per un tempo molto lungo.
- Causa effetti avversi sullo sviluppo e di altro tipo negli animali da laboratorio.
Alla fine 3M interruppe la produzione di Scotchgard. Tuttavia, i conti differiscono sul fatto che 3M abbia volontariamente eliminato la problematica chimica C8 o sia stata sottoposta a pressioni dall’EPA dopo che la società ha condiviso i suoi dati alla fine del 1999. In entrambi i casi, il phase-out è stato avviato nel dicembre 2000, anche se 3M produce ancora piccole quantità di PFOA per il proprio uso in Germania. 3M, che monitora ancora gli impianti chimici di Cottage Grove, Decatur e Anversa, in Belgio, insiste sul fatto che non ci sono rischi per i dipendenti che hanno gestito o sono stati esposti alle sostanze chimiche. Minnesota Public Radio ha pubblicato una cronologia per le pietre miliari in Scotchgard di 3M, a cui si può accedere qui.
Il phase-out è passato inosservato dalla maggior parte dei consumatori, poiché 3M ha rapidamente sostituito un altro spray meno efficace per i consumatori e ha iniziato a cercare uno Scotchgard riformulato per i produttori di tappeti, abbigliamento e tappezzeria. Per il suo sostituto, 3M si stabilì sul perfluorobutano solfonato, o PFBS, un cugino a quattro atomi di carbonio della sostanza chimica nel vecchio Scotchgard, come elemento costitutivo della nuova generazione di Scotchgard. Questo nuovo Scotchgard basato su C4 è completamente sicuro, dice 3M. La società aggiunge che ha lavorato a stretto contatto con l’EPA e ha eseguito più di 40 studi, che sono confidenziali. Né 3M né l’EPA li rilasceranno.
Secondo 3M, i risultati mostrano che secondo le linee guida federali EPA, PFBS non è tossico e non si accumula il modo in cui la vecchia sostanza chimica ha fatto. Persiste nell’ambiente, ma 3M ha concluso che non è un problema se non si accumula o è tossico. PFBS può entrare nel flusso sanguigno di persone e animali, ma “è eliminato molto rapidamente” e non fa male a livelli molto bassi tipici, ha detto Michael Santoro, direttore di 3M Salute ambientale, sicurezza & Affari normativi. 3M limita le vendite alle applicazioni in cui le emissioni sono basse.
3M dice che convincere i consumatori Scotchgard è sicuro non è la sua sfida numero 1; piuttosto è semplicemente ottenere il nuovo, nuovo Scotchgard fuori. Il marchio, 3M mantiene, è untarnished. “Questo problema di sicurezza, stranamente, non è mai stato registrato sullo schermo radar dei clienti”, ha dichiarato Michael Harnetty, vice presidente della divisione materiali protettivi di 3M.
Scotchgard rimane un marchio potente: “Riceviamo ancora richieste davvero buone come,’ Vuoi Scotchgard questo tessuto con Teflon?'”ha detto Robert Beaty, V.P. delle vendite per il gruppo sintetico, una grande casa di finitura.
Un’altra finitura resistente al suolo precoce è Teflon, che è stato prodotto da DuPont. Il teflon è basato sulla chimica C8 e il PFOA è un sottoprodotto della produzione di fluorotelomeri utilizzati nella chimica del Teflon.
Ci sono state molte informazioni su 3M, DuPont e questi due prodotti, Scotchgard e Teflon, sul web. Il Gruppo di lavoro ambientale http://www.ewg.org/ ha descrizioni dettagliate di ciò che queste sostanze chimiche ci fanno, così come le informazioni sulle molte tute, contro-tute e studi di ricerca. Le aziende dicono che i loro nuovi prodotti riformulati sono del tutto sicuri – e altri gruppi come il Gruppo di lavoro ambientale, mettono in discussione questa ipotesi.
A proposito, sia DuPont che 3M pubblicizzano i loro prodotti come “a base d’acqua” – e lo sono, ma non è questo il punto e non affronta le questioni critiche. In “Seven Sins of Greenwashing” di TerraChoice questo sarebbe considerato Sin # 5: the sin of irrilevance, che è: “Un’affermazione ambientale che può essere veritiera ma non è importante o inutile per i consumatori che cercano prodotti preferibili per l’ambiente. “CFC-free” è un esempio comune, poiché è un’affermazione frequente nonostante il fatto che i CFC siano vietati dalla legge.”
Nel gennaio 2006, l’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA) ha contattato gli otto maggiori produttori di fluorocarburi e ha chiesto la loro partecipazione al programma di gestione del PFOA 2010/15 e il loro impegno a ridurre il PFOA e le sostanze chimiche correlate a livello globale sia nelle emissioni degli impianti che nel contenuto del prodotto
I produttori di fluoropolimeri stanno migliorando i loro processi e riducendo i loro rifiuti al fine di ridurre la quantità di materiali PFOA utilizzati. La quantità di PFOA nelle formulazioni di finitura è notevolmente diminuita e continua a scendere, ma anche le parti per trilione sono rilevabili. I formulatori di finitura continuano a valutare nuovi materiali che possono eliminare il PFOA mantenendo le prestazioni, ma una soluzione è ancora oltre l’orizzonte. Un pezzo critico in questo puzzel è che PFOA è anche prodotto indirettamente attraverso la graduale ripartizione dei fluorotelomeri – così una finitura resistente alle macchie può essere formulato senza quantità rilevabili di PFOA ma ancora produrre PFOA quando le sostanze chimiche iniziano a decomporsi.
Recentemente è stata aggiunta una nuova dimensione alle formulazioni antimacchia, ovvero l’uso delle nanotecnologie.
La nanotecnologia è definita come la manipolazione precisa di singoli atomi e molecole per creare strutture stratificate. Nel mondo della nanoscienza, i materiali ordinari mostrano proprietà uniche su scala nanometrica. La premessa di base è che le proprietà possono cambiare drasticamente quando la dimensione di una sostanza viene ridotta all’intervallo nanometrico. Ad esempio, le ceramiche che sono normalmente fragili possono essere deformabili quando le loro dimensioni sono ridotte. In forma sfusa, l’oro è inerte, tuttavia, una volta suddiviso in piccoli gruppi di atomi, diventa altamente reattivo.
Come ogni nuova tecnologia, i nanomateriali portano con sé il potenziale sia per il bene che per il male. Le preoccupazioni più salienti non riguardano visioni apocalittiche, ma piuttosto la più prosaica e probabile possibilità che alcuni di questi nuovi materiali possano rivelarsi pericolosi per la nostra salute o per l’ambiente. Come riportano John D. Young e Jan Martel in “The Rise and Fall of Nanobacteria”, anche i nanoparticolati naturali possono avere un effetto deleterio sul corpo umano. Se i nanoparticolati naturali possono danneggiarci, saremmo saggi a considerare attentamente le possibili azioni dei nanomateriali ingegnerizzati. La dimensione delle nanoparticelle significa anche che possono più facilmente fuggire nell’ambiente e infiltrarsi in profondità negli organi interni come i polmoni e il fegato. Aggiungendo alla preoccupazione, ogni nanomateriale è unico. Anche se i ricercatori hanno condotto una serie di studi sui rischi per la salute dei singoli materiali, questo approccio scattershot non può fornire un quadro completo dei rischi—dati quantitativi su quali materiali, in quali concentrazioni, influenzano il corpo su quali scale temporali.
Come risultato di queste preoccupazioni, nel settembre 2009, gli Stati Uniti EPA ha annunciato uno studio sulla salute e gli effetti ambientali dei nanomateriali-un passo che molti avevano sostenuto per anni. E questo non sta accadendo troppo presto: più di 1.000 prodotti di consumo contenenti nanomateriali sono disponibili negli Stati Uniti e altri vengono aggiunti ogni giorno.
E la nanotecnologia è stata utilizzata per i tessuti in molti modi: a livello di fibra e tessuto, fornendo una straordinaria gamma di prodotti tessili nano-abilitati (più comunemente nanofibre, fibre nanocomposite e fibre nanocoated) – così come nella resistenza al suolo e alle macchie.
Per gli scienziati che stavano cercando di applicare le nanotecnologie per il tessile suolo e macchia di repellenza, si voltò, come spesso accade nella scienza, alla natura: Studiando la superficie delle foglie di loto, che hanno un’incredibile capacità di respingere l’acqua, gli scienziati hanno notato che la superficie della foglia di lotus appare liscia, ma in realtà è ruvida e, naturalmente, sporco e idrorepellente. La superficie ruvida riduce la capacità dell’acqua di diffondersi. Piccole fessure nella superficie della foglia intrappolano l’aria, impedendo alle gocce d’acqua di aderire al servizio. Mentre le goccioline rotolano dalla superficie raccolgono particelle di sporco che si trovano sul loro cammino. Usando questo stesso concetto, gli scienziati hanno sviluppato una finitura basata sulla nanotecnologia che forma una struttura simile sulla superficie delle fibre. I tessuti possono essere puliti semplicemente risciacquando con acqua.
Nano-Tex (www.nano-tex.com) è stata la prima finitura in tessuto repellente a base di nanoparticelle disponibile in commercio. Ha debuttato nel dicembre del 2000. Un altro repellente del suolo basato su nanotech è GreenShield (www.greenshieldfinish.com) che ha debuttato nel 2007. Entrambe queste finiture, sebbene utilizzino la nanotecnologia, basano il loro prodotto anche sulla chimica del fluorocarbonio. Il sito web di Nano-Tex non fornisce molte informazioni sulla loro formulazione-fondamentalmente dicono solo che è una nuova tecnologia che “trasforma fondamentalmente ogni fibra attraverso la nanotecnologia”. Non otterrai molto di più in termini di specifiche tecniche dal Nano-Tex. GreenShield è molto più disponibile con informazioni sul loro processo.
Nelle finiture GreenShield, la nanoparticella di base è silice amorfa, un materiale inerte che ha un uso consolidato in applicazioni che coinvolgono il consumo umano diretto ed è generalmente riconosciuto come sicuro e approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) e Environmental Protection Agency per tali applicazioni. L’uso della silice consente a GreenShield di ridurre la quantità di flurocarburi di un fattore 8 o più da tutte le altre finiture e riduce il carico chimico complessivo di un fattore tre – rendendo GreenShield la finitura che utilizza la minor quantità di questi flurocarburi.
La finitura GreenShield ottiene valutazioni ambientali miste, tuttavia. I tessuti in poliestere Eco Intelligent di Victor Innovatix con GreenShield hanno ottenuto un punteggio argento nel programma Cradle to Cradle. Tuttavia, lo stesso tessuto senza la finitura GreenShield (o qualsiasi finitura) ha ottenuto una valutazione Gold più elevata, riflettendo il rischio di tossicità introdotto al prodotto da GreenShield. Informazioni sulla disponibilità dei prodotti sono disponibili all’indirizzo www.victor-innovatex.com.
PFOA Puzzle-Textile Insights— http://www.textileinsight.com/articles.php?id=37
Bjorhus, Jennifer, “Scotchgard è di nuovo attraente”, St. Paul Pioneer Press, 27 maggio 2003