L'Empa cerca alternative ai PFAS utilizzando processi al plasma

I moderni indumenti funzionali possono essere impermeabili e repellenti allo sporco, ma sono spesso impregnati di sostanze chimiche contenenti PFAS. Non è facile sostituire queste sostanze nocive. I ricercatori dell'Empa stanno quindi lavorando con i produttori tessili per sviluppare una tecnologia che possa essere utilizzata per trovare sostituti dei PFAS e utilizzarli in modo più preciso.

Poiché i PFAS sono idrorepellenti, sporchi e grassi, la ricerca di un gruppo di sostanze alternative rappresenta una sfida. I ricercatori dell'Empa stanno quindi lavorando insieme a partner dell'industria per sviluppare tecnologie e materiali con cui produrre tessuti privi di PFAS con le proprietà desiderate in modo sostenibile ed economico. Il progetto «EC0Tex» mira a produrre rivestimenti idrorepellenti per filati tessili utilizzando sostanze prive di fluoro in un sistema di rivestimento al plasma appositamente sviluppato.

Al centro del progetto «EC0Tex» c'è il principio «Safe and Sustainable by Design», o in breve SSbD, in modo da non utilizzare sostanze sostitutive che in seguito dovranno essere valutate come ugualmente dannose. Secondo il comunicato stampa dell'Empa, il team di ricerca sta quindi bilanciando le esigenze dell'industria, dell'ambiente e della società fin dalle prime fasi del processo di sviluppo, attraverso analisi dei rischi e filtrando quei materiali e quelle tecnologie che non soddisfano le proprietà desiderate in termini di sostenibilità o di economicità.

Impregnazione con la tecnologia al plasma

Insieme ai partner esecutivi dell'industria tessile svizzera, verrà sviluppato un nuovo tipo di processo di impregnazione adatto all'industria, utilizzando la tecnologia al plasma. Il nuovo sistema al plasma, progettato a questo scopo insieme ai ricercatori dell'Empa, dovrebbe consentire di applicare rivestimenti estremamente sottili alle singole fibre di un filato. «In questo modo, possiamo ridurre significativamente la quantità di prodotti chimici utilizzati e allo stesso tempo ottenere un'impregnazione completa dei filati», ha dichiarato Dirk Hegemann dell'Empa. Secondo il ricercatore, i filati così prodotti potrebbero essere utilizzati direttamente per la produzione di abbigliamento outdoor e sportivo, ma anche per le corde.

Rivestito in profondità

Nella tecnologia di rivestimento indotta dal plasma, il plasma viene generato in una camera per mezzo di una scarica elettrica di gas. Fornendo un'elevata energia a bassa temperatura, le sostanze chimiche presenti nella camera vaporizzano e formano specie reattive che si agganciano alle singole fibre di un filato. Normalmente, però, solo le fibre più esterne di un tessuto possono essere impregnate in questo modo. «Abbiamo adottato un nuovo approccio: Il nuovo sistema di rivestimento al plasma produce specie diversamente reattive che possono penetrare anche in profondità nella struttura del filato», spiega Dirk Hegemann, ricercatore dell'Empa. Il risultato è un rivestimento durevole e penetrante.

Sfida: grasso e sporco

In alternativa ai PFAS, i ricercatori stanno studiando come utilizzare composti organosiliconici per l'impregnazione. L'innocuità dell'esposizione ambientale attraverso l'abrasione o il lavaggio deve essere analizzata in dettaglio. Secondo l'Empa, le prime analisi mostrano che i composti organosiliconici formano strati altamente reticolati con eccellenti proprietà idrorepellenti e di asciugatura rapida che superano addirittura quelle degli impregnanti PFAS in termini di resistenza.

Tuttavia, la repellenza al grasso e allo sporco che i tessuti PFAS possono fornire è attualmente ancora una sfida. Secondo Hegemann, sono necessari ulteriori lavori per sostituire i PFAS in tessuti come gli indumenti da lavoro protettivi. L'ampio gruppo di composti organosiliconici apre una vasta gamma di possibilità. Secondo i ricercatori, grazie alla tecnologia al plasma, è possibile trovare nuove soluzioni adattando le sostanze di partenza e le condizioni di rivestimento alle proprietà desiderate dei tessuti, tenendo al contempo presenti i principi di «Safe and Sustainable by Design».