Le incrostazioni di origine biologica sugli scafi delle navi e sulle strutture sommerse sono un problema ambientale ed economico di portata globale. Vi sarà sicuramente capitato di vedere qualche documentario dove si mostra che anche i grandi mammiferi marini, come le balene, ne soffrono. Purtroppo questi ultimi devono abituarsi alla fastidiosa convivenza con i loro parassiti superficiali; mentre gli oggetti possono essere protetti con speciali rivestimenti o venir costruiti con materiali detti antifouling. Infatti il fenomeno viene tecnicamente descritto col suo termine inglese di fouling, o biofouling se si vogliono sottolineare le concause di natura biologica, rispetto a quelle chimiche che pure esistono.

Oggi la maggior parte dei rivestimenti marini protettivi contiene biocidi, composti che uccidono gli organismi che tendono ad aderire alle superfici (come molluschi e piccoli crostacei). Queste molecole possono avere forte carattere di eco-tossicità nei confronti degli altri esseri viventi e dell’ambiente subacqueo, quindi le loro applicazioni sono forzatamente molto limitate. Ne sono un esempio i composti organo- stannici descritti in “Green” n. 15 (pag. 42 e segg.), alcuni dei quali ormai banditi per l’elevata pericolosità. Innocui rivestimenti protettivi a base di silicone sono in commercio, ma hanno efficacia e utilizzo ristretti alle barche veloci (più di 14 nodi), sono fatti con materiali costosi e comportano spese elevate per l’applicazione e la manutenzione. Partendo da queste considerazioni al Dipartimento di Ingegneria Chimica dell’Università di Washington il gruppo di ricerca del professor Shaoyi Jiang ha recentemente sviluppato dei rivestimenti innovativi definiti non-fouling per distinguerli da quelli anti-fouling. Infatti, questi composti hanno la funzione di evitare l’adesione degli organismi senza danneggiarli, in quanto non sono tossici e non contengono o rilasciano biocidi. Inoltre, diversamente da altre coperture con funzione simile, sono altamente efficaci, persino su superfici statiche. Queste nuove coperture sono basate su zwitterioni derivati da sulfobetaina e carbossibetaina, efficaci, atossici, stabili e a basso prezzo. Il termine zwitterione (dal tedesco “ione ibrido”) indica una molecola che risulta elettricamente neutra nel suo complesso, ma che possiede cariche positive e negative localizzate su alcuni suoi atomi. Pur essendo questo tipo di molecole solitamente abbastanza solubili in acqua, data la loro natura ionica, Jiang e collaboratori sono riusciti ad ottenere dei precursori relativamente insolubili, adatti ad applicazioni di lunga durata in mare. Questi zwitterioni “idrofobici” hanno caratteristiche meccaniche che li rendono adatti a produrre rivestimenti non-fouling che hanno passato brillantemente sia i test di laboratorio che quelli in campo. Durante questi ultimi, è stato verificato che in acqua lo strato più esterno si idrolizza a formare zwitterioni non-fouling “idrofilici”. La tecnologia brevettata sviluppata dal gruppo di Jiang si rivela assai promettente e comporta impatti positivi enormi sull’ambiente e sull’economia. Basti pensare alla bassa tossicità per l’ambiente marino, alla diminuita necessità di manutenzione dei natanti e – quindi – al minor uso di vernici e coperture protettive, al risparmio di carburante (dato che lo scafo rimane liscio e può così mantenere un basso attrito), alla maggior durata che potranno avere le strutture sottomarine fisse (ad esempio i pontili). Inoltre si sta pensando anche ad un uso biomedico di questi nuovi composti: un gruppo di ricerca applicata del MIT di Boston li sta usando per impedire ai batteri di aderire agli strumenti chirurgici. Per i suoi meriti il gruppo di ricerca di Jiang ha ricevuto il premio Green Chemistry Challenge 2008 conferito dal Presidente degli Stati Uniti.

Per approfondimenti: http://www.cheme.washington.edu/people/faculty/jiang.htm

da Green n. 16
Ottobre-Dicembre 2008