La chimica al servizio di moda e ambiente

moda e ambiente

C’era una volta il cappotto buono, quello fatto per durare tante stagioni, magari fatto a mano dalla sarta. E la camicetta di seta o il completo di sartoria. Capi di buona qualità fatti per essere indossati a lungo. Poi è arrivata la cosiddetta fast fashion, la moda usa e getta o quasi. Capi di qualità inferiore, spesso composti da fibre sintetiche miste, collezioni nuove ogni mese o addirittura ogni settimana. La moda cambia in fretta e il consumatore deve adeguarsi. Questo nuovo approccio ai vestiti comporta un numero elevato di acquisti di capi spesso di scarsa qualità e a prezzi bassi. Capi fatti per durare qualche mese poi gettati, che non si possono nemmeno donare alle associazioni di beneficenza perché rovinati. Tanti sprechi, tanti rifiuti.

Moda e inquinamento

La produzione tessile, in particolare di polimeri sintetici, utilizza grandi quantità di risorse naturali non rinnovabili, tra cui enormi quantità di acqua, ed è uno dei grandi contributori dell’emergenza climatica. I tessili non più indossati da parte loro aumentano i volumi dei rifiuti, che spesso non hanno altre strade se non quella dell’inceneritore.
Per ridurre l’impatto ambientale del settore tessile e della moda dovremmo produrre meno, comprare meno e riutilizzare di più i capi già in nostro possesso o dare loro una seconda vita. Anche perché il problema è che da una maglietta non è possibile tornare indietro alle materie prime. E anche se l’attuale pandemia ha imposto un duro stop al settore, quando si tornerà a una situazione di “normalità” la moda tornerà a far parlare di sé. In fondo la vita che conduciamo ci richiede di vestirci e di vestirci in un certo modo.

La strada del riciclo passa dalla chimica

Che fare allora? La strada del riciclo è partita, ma presenta ancora molte problematiche.
Per cominciare, gli indumenti riciclati sono riciclati in produzioni di valore inferiore tipo stracci, imbottiture e materiali per isolamento. Ad oggi meno dell’1% di materiale riciclato finisce nei vestiti nuovi e anche le collezioni in materiali riciclati contengono solo una piccola percentuale di fibre riciclate, mescolate a fibre vergini.
Il problema principale è la qualità delle fibre, che dopo le lavorazioni è minore. Le fibre sono più corte, danneggiate dall’uso e dai lavaggi, e non possono più essere utilizzate per produrre un capo di qualità.
Quando la composizione dei tessuti è mista le cose si complicano, poiché è laborioso separare i vari tipi di fibra. Queste lavorazioni inoltre sono molto dispendiose e non rendono conveniente il riciclo rispetto alla produzione di fibre nuove e dalle prestazioni ottimali. Insomma, motivazioni ambientaliste a parte, chi ce lo fa fare?

La chimica può entrare nel processo di produzione dei tessili per meglio catturare il valore delle risorse derivanti dagli indumenti a fine vita ed evitare che questi finiscano in discarica o all’inceneritore. È solo passando dalla chimica quindi che possiamo riottenere materie prime di valore e chiudere il cerchio nel settore del riciclo tessile. Ecco che anche nel settore della moda la chimica può essere buona.

La chimica buona in aiuto al settore della moda

Per produrre le fibre riciclate occorre per prima cosa rompere chimicamente le fibre nei blocchi chimici costitutivi e “riassemblarli” in fibre di prestazioni uguali o migliori a quelle originali. Questa opzione però è difficile sia tecnicamente sia dal punto di vista economico e produce nuove fibre che si rivelano troppo costose per il mercato. Fibre diverse infatti richiedono sostanze chimiche diverse per la loro rottura, per cui il primo passo è la separazione e classificazione delle fibre, un passo tanto necessario quanto sfidante. La divisione è per lo più fatta a mano e richiede quindi un tempo molto lungo, anche se sono in fase di sviluppo sistemi automatici che permettono di velocizzarla. Inoltre, molte fibre sembrano uguali anche se hanno composizioni diverse, per cui possono essere separate non meccanicamente ma solo con un metodo chimico.

Anche in caso di tessuti costituiti interamente da un solo filato, il riciclaggio dei tessuti deve per prima cosa rimuovere i componenti non tessuti e le tinture. Ad esempio, per il riciclaggio chimico del cotone tutti i progetti pilota hanno le stesse fasi: rimozione meccanica di cerniere, bottoni, targhette, lavaggio per rimuovere tinture, dissoluzione della cellulosa del cotone in un solvente e poi filatura di nuove fibre dalla polpa di cellulosa prodotta.

Il polycotton (miscela di fibre di cotone e poliestere filate insieme), ad esempio, richiede la separazione di due polimeri (la cellulosa e il poliestere) con solubilità diverse. Una volta separate le fibre, è possibile lavorare il poliestere e ottenere la sostanza vergine che può essere usata negli impianti esistenti. Dal cotone invece si ottiene una cellulosa molto simile alla cellulosa di legno che può essere usata per altri processi di produzione.
Un altro processo di riciclaggio del polycotton usa l’idrolisi con enzimi.
Inoltre, aziende come la Sodra, azienda svedese di produzione di cellulosa dalle foreste, riciclano il polycotton per produrre cellulosa.

Esempi virtuosi

Molte aziende nel mondo stanno sviluppando metodi per il riciclo chimico delle fibre tessili, che permetta la produzione di fibre di qualità uguale o superiore a quelle di partenza, limitando anche gli effetti negativi sull’ambiente. Quindi un prodotto di qualità superiore senza un eccessivo impatto ambientale.

L’azienda finldandese Infinited Fiber utilizza un metodo chimico diverso per trattare il cotone e la cellulosa derivante e usa il processo di produzione della viscosa per realizzare fibre rigenerate. Un nuovo prodotto usando una tecnologia esistente: è infatti possibile utilizzare i vecchi impianti di produzione della viscosa, ma senza gli aspetti negativi per l’ambiente come l’uso del disolfuro di carbonio. La consistenza e la resistenza delle fibre ottenute sono confrontabili con quelle del cotone vergine.

Nel caso di fibre sintetiche sono in fase di sviluppo processi chimici che ne permettono la separazione in base a caratteristiche chimico-fisiche. L’ente di ricerca italiano Tecnotessile, per citarne una, ha sviluppato un processo non invasivo che separa le fibre di natura termoplastica dalle fibre di altra natura: in altre parole separa poliestere, nylon, elastomeri dalle fibre naturali o artificiali (lane, cotoni, viscosa, canapa e altre). Questa nuova tecnologia fa sì che le materie termoplastiche vengono recuperate e fornite direttamente sotto forma di granuli che possono essere riutilizzati in processi industriali di stampaggio anche destinati ad altri settori industriali. Le fibre naturali o artificiali invece devono subire gli eventuali processi di sfilacciatura prima di ottenere nuovamente una fibra che può essere impiegata in nuovi cicli di lavorazione tessili.

Le catene di produzione di indumenti a livello mondiale cominciano ad avere una maggiore sensibilità per l’argomento e a produrre collezioni o capi realizzati con queste “nuove” fibre riciclate, e non è detto che l’epidemia in corso e le sue conseguenze non accelerino questa tendenza. Il settore del riciclaggio dei tessuti è in aumento e potrebbe seguire l’esempio del riciclaggio della carta che ormai è consolidato.

Grazie alle nuove tecnologie e all’uso della chimica è dunque possibile diminuire l’impatto del settore tessile sull’ambiente producendo di meno e riciclando fibre non più utilizzabili, ottenendo prodotti di qualità eccellente con processi sempre più attenti all’impatto ambientale.

 

 

*Le aziende indicate nell’articolo non mi hanno richiesto alcun tipo di pubblicità, né gratuita né tantomeno a pagamento. Ho voluto citare alcuni progetti innovativi e queste sono alcune delle aziende che li stanno portando avanti.

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I disinfettanti contro virus e batteri

In questi giorni di corsa frenetica all’acquisto di disinfettanti e salviette per proteggerci dal coronavirus, guardando gli scaffali dei supermercati inesorabilmente vuoti e ricevendo dalle farmacie risposte negative, ci rendiamo conto di uno strumento importantissimo che abbiamo a disposizione per difenderci dall’attacco di virus e batteri: i disinfettanti.

Un antisettico è un composto chimico capace di prevenire o arrestare la crescita o l’azione dei microrganismi attraverso la loro inibizione o distruzione. Gli antisettici sono preparazioni idonee all’applicazione su tessuti viventi e pertanto, oltre ad avere attività microbiocida, devono essere non citotossici e compatibili con i tessuti sui quali vengono applicati.
Si definisce invece disinfettante un composto chimico in grado di eliminare, dopo il trattamento, i microrganismi presenti su un materiale inerte. Il disinfettante “ideale” deve possedere la capacità di aggredire ed uccidere i germi contro i quali viene impiegato.

I disinfettanti sono quindi agenti antimicrobici che vengono utilizzati per eliminare i microrganismi presenti sugli oggetti. Si differenziano da altri agenti antimicrobici come ad esempio gli antibiotici, che distruggono i microrganismi presenti nel corpo umano, gli antisettici, che come abbiamo visto eliminano i microrganismi che si trovano sui tessuti viventi e anche dai biocidi, che distruggono tutte le forme di vita, non solo i microrganismi.

Il meccanismo d’azione dei disinfettanti passa attraverso la distruzione della parete cellulare dei microorganismi oppure comporta un’interazione con il loro metabolismo. Il meccanismo d’azione delle varie sostanze dipende strettamente dalla classe di molecole a cui appartengono.

  • Alcoli e fenoli, ad esempio, provocano la coagulazione delle proteine e pertanto impediscono il loro funzionamento in processi enzimatici di importanti funzioni metaboliche.
  • I composti con una struttura molecolare contenente un gruppo lipofilo (cioè affine ai grassi) ed un gruppo idrofilo (che preferisce l’acqua e le soluzioni acquose), come ad esempio la clorexidina, alterano la membrana citoplasmatica della cellula e ne impediscono i normali scambi necessari fra il suo interno e l’ambiente esterno.
  • I composti ossidanti, come perossidi e permanganati, il cloro e gli ipocloriti e lo iodio inducono alterazioni incompatibili con l’azione di alcuni enzimi e coenzimi essenziali come il coenzima A.
  • I composti come l’ossido di etilene e la formaldeide, infine, provocano un meccanismo che rende inefficace anche la difesa naturale della spora batterica.

L’efficacia della loro azione dipende da alcuni fattori, come la concentrazione della soluzione, la stabilità della preparazione e il tempo di contatto tra disinfettante e materiale da disinfettare. Dall’altro lato, l’efficacia dipende anche dal tipo di microrganismo da eliminare, dalle sue caratteristiche e dall’eventuale resistenza della specie a uno o più disinfettanti.

La storia dei disinfettanti

I disinfettanti nascono e si sviluppano durante le guerre della seconda metà dell’Ottocento e nel corso della Prima Guerra Mondiale, in risposta alla necessità di evitare la morte di migliaia di soldati feriti. La morte dei soldati, infatti, avveniva per lo più a causa dell’infezione alla ferita, più che per la ferita stessa. Serviva quindi qualcosa che permettesse di eliminare almeno in parte gli organismi responsabili di tali infezioni.

Vediamo ora le classi principali di disinfettanti.

Acido fenico (o fenolo)

L’acido fenico, noto anche come acido carbolico o fenolo, è un composto aromatico derivato dal benzene. Puro, si presenta sotto forma di cristalli bianchi nel tempo diventano gialli o rosa, per via dell’ossidazione dovuta all’ossigeno dell’aria. È stato usato come disinfettante soprattutto ambientale fino agli anni ‘50-60, abbandonato poi soprattutto per la sua tossicità.

Nel 1867 il medico inglese Joseph Lister aveva intuito l’importanza di disinfettare sia le ferite sia gli strumenti chirurgici. A tale scopo, aveva elaborato una soluzione di acido fenico che, tuttavia, risultava piuttosto irritante e tossica per il corpo umano. Decise di utilizzare il fenolo (sintetizzato qualche anno prima da altri due chimici e usato per disinfettare le fogne) sulle fratture esposte, patologia molto comune e terribilmente drammatica, perché si concludeva con l’amputazione dell’arto interessato o anche con la morte per gangrena.
Questa medicazione aveva però dei limiti: infatti l’acido fenico puro era altamente irritante per i tessuti sani circostanti la ferita. Lister cercò allora di attenuare questa azione collaterale diluendo l’acido fenico sia in acqua che in olio. La soluzione acquosa serviva per la disinfezione iniziale delle ferite, mentre quella oleosa veniva applicata successivamente perché più duratura (l’olio evaporava più lentamente dell’acqua). Inoltre, Lister riteneva che l’acido fenico dovesse essere nebulizzato continuamente nell’aria della sala operatoria per tutta la durata dell’intervento, anche sui chirurghi, per respingere i microbi.
L’acido fenico venne da allora applicato per nebulizzazione nella preparazione degli ambienti operatori, a cui si cominceranno a dedicare spazi più chiusi ed isolati, ma adoperato in particolare per lavare gli strumenti chirurgici, il materiale d’uso e le mani dei chirurghi, che cominceranno ad adoperare anche indumenti più adatti e puliti.

Tintura di iodio

La scoperta della tintura di iodio è dovuta a un medico italiano, Antonio Grossich, che fu anche un uomo politico irredentista di spicco insieme a d’Annunzio.

Questa composizione a base di acqua depurata, etanolo, iodio e ioduro di potassio, al contrario dell’acido fenico, era del tutto tollerabile sulla cute e possedeva un altissimo potere antibatterico. È stata infatti usata fino a tutti gli anni ’60, in ospedale e in sala operatoria, proprio per la sua potenza antisettica. Poi, un po’ a causa delle sempre più frequenti allergie dei pazienti, un po’ per la cautela necessaria alla sua conservazione, è stata sostituita dai derivati organici dello iodio, soprattutto iodopovidone, che conosciamo ad esempio con il nome commerciale di Betadine. Il suo potere antisettico è un po’ meno efficace rispetto alla tintura, ma è più facilmente gestibile.

Una particolarità di questi preparati a base di iodio, che li rende molto utili, è proprio il loro colore rosso-bruno. Quando deve preparare il “campo operatorio”, ovvero la porzione di pelle da incidere col bisturi durante un intervento, il chirurgo può vedere esattamente quale e quanta superficie di cute è stata disinfettata. Non c’è quindi la necessità di aggiungere alla soluzione dei coloranti.

Cloro e derivati

I disinfettanti a base di cloro fecero la loro comparsa nel 1916, durante la battaglia di Verdun, con la cosiddetta soluzione di Dakin-Carrel. Alexis Carrel era un chirurgo e biologo francese, premio Nobel per la medicina nel 1912 per le sue scoperte nel campo della chirurgia vascolare. Henry Dakin era un chimico americano che aveva messo a punto una soluzione a base di ipoclorito di sodio e acido borico. L’ipoclorito di sodio, il principio attivo della comune candeggina, ha un elevato potere antisettico, ma la sua composizione è instabile e in più ha un effetto irritante. Dakin riuscì a ottenere un derivato stabile e non corrosivo neutralizzandolo con acido borico, e Carrel iniziò a utilizzarlo per le medicazioni durante la chirurgia.

L’ipoclorito di sodio è il sale di sodio dell’acido ipocloroso. La sua formula chimica è NaClO.
Diluito in modo variabile dall’1% al 25% circa in soluzione acquosa, ha un colore giallo paglierino e un caratteristico odore penetrante. È noto nell’uso comune con i nomi di candeggina o varechina, come soluzione usata per detergere, disinfettare sanitari e pavimenti, smacchiare o sbiancare tessuti e capi d’abbigliamento non colorati.
In soluzione più diluita è conosciuto con il nome di Amuchina (nome commerciale di Angelini Pharma) ed è usato come disinfettante alimentare. L’inventore dell’Amuchina è Oronzio De Nora, un ingegnere pugliese nato alla fine dell’800. Egli brevettò il prodotto in Germania cedendo poi il marchio, che oggi è di proprietà di Angelini Pharma.

Alcoli

Gli alcoli (il più usato è l’alcol etilico o etanolo) hanno il vantaggio di esplicare la loro azione e poi evaporare rapidamente senza lasciare residui. Tuttavia, non sono adeguati a disinfettare le ferite perché denaturano le proteine esposte e formano uno strato al di sotto del quale i microrganismi possono continuare a proliferare. Sono adatti però per una disinfezione superficiale, ad esempio delle mani, e per materiali e superfici. In questo caso il loro meccanismo d’azione è per lo più meccanico: strofinando la pelle o la superficie da trattare i microrganismi vengono allontanati, ma non uccisi.

L’alcol etilico, insieme all’alcol isopropilico (o isopropanolo) è più efficace diluito con acqua (concentrazioni tra il 70% e il 90%) che puro, perché il meccanismo di denaturazione delle proteine per avvenire ha bisogno di acqua.

 

Da questa breve carrellata vedete allora che la chimica ha avuto un ruolo buono e vantaggioso nel miglioramento della nostra salute e possibilità di vita. È grazie ai disinfettanti se in questi giorni di epidemia e contagi possiamo prendere precauzioni per evitare la diffusione del virus almeno in parte.

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