Quale futuro per gli schiumogeni AFFF in Europa?

di Luca Parisi

Prefazione

Lo scorso 25 marzo 2020, l’Agenzia europea per le sostanze chimiche (ECHA) ha pubblicato una proposta presentata dalla Germania per limitare la produzione, l’uso e l’immissione sul mercato di una sostanza chimica chiamata acido perfluoroesanoico (PFHxA) e delle sostanze ad essa correlate[1]. La Germania ha notificato l’intenzione di presentare una restrizione all’utilizzo del PFHxA, ai suoi sali e alle sostanze correlate già il 21 dicembre 2018. Il sospetto è che queste sostanze possano provocare alterazioni a livello del fegato, della tiroide, del sistema immunitario, del sistema riproduttivo e dello sviluppo fetale, e alcuni tipi di neoplasie. Le principali fonti di esposizione sono generalmente l’ingestione di acqua potabile contaminata o di cibi con alti livelli di questi composti (ad esempio, pesce e uova). La popolazione può essere anche esposta attraverso l’inalazione di aria contenente polveri o contatto di superfici o suoli contaminati. In seguito al rilascio durante la fabbricazione, l’uso e lo smaltimento dei prodotti che li contengono, essendo chimicamente stabili nell’ambiente e resistenti ai tipici processi di degradazione risultano essere persistenti sia nel suolo che nell’aria dove possono rimanere per giorni ed essere trasportati prima di cadere sul suolo. Qui essi si muovono facilmente attraverso terreni sotterranei dove possono percorrere lunghe distanze e contaminare le acque. Per la popolazione residente in località nei quali l’acqua è stata contaminata, l’acqua potabile è risultata la fonte di esposizione principale.

Caratteristiche delle sostanze perfluoroalchiliche

I cosiddetti prodotti chimici per e/o polifluorurati (PFAS) sono stati e sono ancora ampiamente utilizzati in numerose applicazioni nella nostra vita quotidiana. 

Queste sostanze chimiche condividono come proprietà comune una catena di carboni totalmente o parzialmente fluorurati che è responsabile delle loro proprietà chimiche e fisiche uniche. Questa particolare struttura chimica conferisce a tali sostanze notevole stabilità ed inerzia termica oltre ad essere estremamente resistenti al calore e a valori di PH estremi. Poiché il legame fluoro-carbonio è uno dei più forti legami presenti in chimica organica, i PFAS risultano composti molto stabili caratterizzati da una bassa tensione superficiale e una bassa tensione di vapore.

La gamma di applicazioni che utilizzano PFAS comprende materiali da imballaggio, rivestimenti tessili, inchiostri per stampanti, impregnazione di cuoio, indumenti di sicurezza (DPI antincendio, tute ignifughe, DPI per rischio biologico, ecc.), schiume antincendio, scioline per sci e pentole antiaderenti solo per citarne alcuni.

Quando sono stati pubblicati i primi studi che evidenziavano che alcuni PFAS, in particolare i cosiddetti “catena lunga”, potessero avere effetti negativi sulla salute e sull’ambiente i PFAS sono stati messi sul banco degli imputati. Di conseguenza, i legislatori di tutto il mondo hanno avviato programmi per indagare e regolarne ulteriormente.

I PFAS sono molecole altamente resistenti ai processi di degradazione termica, biodegradazione, idrolisi, metabolizzazione e di conseguenza altamente persistenti nell’ambiente in considerazione anche del fatto che sono sostanze altamente solubili in acqua. Il PFOS[2] e il PFOA sono considerati i contaminanti più rappresentativi tra i PFAS poiché sono i prodotti di degradazione finale della maggior parte dei composti fluorurati e sono stati identificati come sostanze PBT (Persistenti Bioaccumulabili e Tossiche).Riguardo alla tossicità, i principali dati disponibili sono riferiti ai PFOS, PFOA e anche perfluoroesano sulfonato (PFHxS) in base alla loro diffusa presenza e al loro bioaccumulo nell’uomo e nell’ambiente. 

L’acido

perfluoroesanoico (PFHxA) e l’Acido perfluorobutansolfonico (PFBS) sono in corso di identificazione come SVHC per le proprietà PBT e come SVHC per le proprietà PBT/vPvB equivalente.

Il PFHxA è molto persistente ed è distribuito in modo efficiente in tutto l’ambiente acquatico (incluse le acque sotterranee). 

I PFAS a catena corta in forma ionica sono prevalentemente in acqua disciolti e pertanto posseggono un maggiore potenziale di trasporto per lunghe distanze attraverso ambienti acquatici rispetto a PFOS e PFOA.[3]

Il 20 gennaio del 2020 il Tribunale di Vicenza ha ammesso la possibilità a migliaia di cittadini veneti di costituirsi parte civile contro la società Miteni[4], ritenuta responsabile di aver inquinato la seconda falda più grande d’Europa. “Sotto alla Miteni il terreno è come una bustina di tè, ogni volta che piove il terreno filtra l’acqua, la riempie di Pfas e la lascia defluire nella falda. E la falda cammina per circa 1,3 chilometri all’anno, spostandosi e colpendo ulteriori acquedotti e persone. 800mila persone sono a rischio, un quarto del Veneto. I reati formalizzati sono disastro innominato e avvelenamento delle acque.[5]

Anche se i produttori di PFAS hanno sviluppato le cosiddette alternative “a catena corta” che offrono un profilo tossicologico migliore, i PFAS sono ancora oggetto di un’ampia discussione pubblica. A titolo di esempio di come questa problematica investa molti settori, si consideri che la Federazione Internazionale dello Sci (FIS) ha annunciato il divieto a partire dalla stagione 2020/21, dell’utilizzo dei prodotti fluorurati da applicare sotto gli sci[6]

Effetto dei composti fluorati sulle prestazioni delle schiume antincendio

L’uso dei composti fluorati ha rivoluzionato l’estinzione di liquidi infiammabili. Grazie ad essi si è potuto quasi completamente eliminare il “fuel pick-up” (una bolla di schiuma che raccoglie il combustibile mentre è immerso portandolo in superficie e conseguentemente alimentando l’incendio). Inoltre ha reso possibile l’utilizzo di basse concentrazioni di schiumogeni resistenti all’alcool a bassa viscosità. Altri punti di forza sono la formazione di un film acquoso, le proprietà oleofobiche e la resistenza al calore. 

Queste caratteristiche hanno potenziato le prestazioni delle schiume antincendio dando origine ad una nuova classe di agenti antincendio: gli AFFF – Aqueous Film Forming Foam.

Gli AFFF e simili si sono rivelati molto efficaci in termini di applicazione, preparazione della soluzione ed espansione della schiuma.

I composti fluorati hanno reso le schiume antincendio facili da usare e con un livello molto elevato di affidabilità e prestazioni. Hanno inoltre consentito di poter utilizzare nuove tecniche di applicazione come la tecnologia sub-surface[7]. Inoltre hanno permesso l’estinzione di incendi di classe B (liquidi infiammabili) con AFFF applicato a rapporti di espansione molto bassi, ad es. erogato da sprinkler, lance a getto cavo non aspirate e monitor. Di conseguenza, le schiume antincendio sono divenute gli strumenti più potenti per la lotta all’incendio di combustibili liquidi.

Questi agenti estinguenti hanno cambiato drasticamente il mercato, potendo disporre di uno strumento simile vi è stata una crescita esponenziale in termini di capacità delle aree di stoccaggio del combustibile liquido. Quasi tutti gli standard internazionali per i test prestazionali degli schiumogeni antincendio sono più o meno scritti sulla base delle prestazioni degli AFFF.

Quali sono i contenuti della proposta di restrizione tedesca

La proposta di restrizione tedesca prende in esame a 360° la problematica legata ai composti fluorati. Non è esclusivamente rivolta al mondo dell’antincendio ma è generica. In questo articolo si prenderanno in esame le conseguenze per quanto riguarda le schiume antincendio AFFF, AFFF-AR, FP, FP-AR, FFFP e FFFP-AR. Quali sono i prodotti chimici coinvolti dalla proposta di restrizione?

  1. Acido Undecafluorohexanoic (PFHxA), suoi sali e sostanze correlate:
  • Qualsiasi sostanza correlata a PFHxA (compresi i suoi sali e polimeri) avente un gruppo perfluoropentilico lineare o ramificato con la formula C5F11- direttamente attaccata a un altro atomo di carbonio;
  • Qualsiasi sostanza correlata a PFHxA (compresi i suoi sali e polimeri) avente un gruppo perfluoroesilico lineare o ramificato con la formula C6F13-.

Il PFHxA è il prodotto finale di degradazione di tutta la tecnologia C6 → tutti gli AFFF, AFFF-AR, FFFP, FFFP-AR e FP / FP-AR ne sono immediatamente interessati[8]Poiché non sono disponibili dei composti fluorati con catena più corta, se la proposta tedesca verrà accettata, tutte le schiume antincendio delle tipologie elencate saranno proibite. Oltre ai concentrati di schiuma antincendio, ciò influisce direttamente anche su tutti gli estintori portatili a base di schiuma.

Se approvata, la restrizione comporterà che non dovrà essere prodotto, utilizzato o immesso sul mercato come sostanza in quanto tale. Stabilendo lo smaltimento di tutti i prodotti interessati dopo la scadenza del tempo di transizione.

Per tempo di transizione si intende: che concentrati di schiuma antincendio, che sono stati immessi sul mercato entro il periodo di transizione di 18 mesi, hanno un tempo di transizione esteso di cinque anni in totale, il che significa un tempo di estensione aggiuntivo di 42 mesi (18 + 42 = 60 mesi = 5 anni). Si sottolinea che 5 anni rappresentano mediamente meno di un terzo della vita utile di uno schiumogeno AFFF.

Dopo 5 anni solo le schiume prive di fluoro potranno essere utilizzate per combattere gli incendi di qualsiasi sostanza chimicacombustibile in qualsiasi volume o raggruppamento, qualsiasi impianto o struttura a prescindere.

La proposta prevede delle deroghe per usi in cui attualmente non sono disponibili alternative verosimili:

  • Per AFFF destinati ad applicazioni militari, per i dispositivi di protezione individuale e per tessuti non tessuti per dispositivi medici la deroga sarà senza limiti di tempo con il solo obbligo di informazione.
  • Per gli AFFF già immessi sul mercato o destinati alla protezione di grandi serbatoi di stoccaggio l’omologazione sarà a tempo limitato.

Con la pubblicazione della proposta, ECHA consente a tutti gli interessati di poter esprimere le proprie osservazioni in merito ad essa. I commenti saranno discussi da due diverse commissioni in seno ad ECHA. Una si concentrerà principalmente sugli aspetti tecnici. L’altra commissione invece, prendendo il parere della prima con l’aggiunta delle opinioni che saranno pervenute, prenderà in esame l’impatto economico, le motivazioni e le possibili conseguenze.

ECHA ha il compito di consolidare tutte le informazioni disponibili e sviluppare una proposta comune che sarà poi presentata alla Commissione Europea. La Commissione è incaricata di cercare un accordo con gli stati membri dell’Unione, di redigere il testo finale e di pubblicarlo. La data di pubblicazione corrisponde alla data di entrata in vigore del nuovo regolamento. La legislazione chimica è armonizzata in tutta Europa, pertanto se approvata sarà immediatamente in vigore in tutti gli Stati membri senza adozione nazionale. 

Quali sono le possibili alternative ai composti fluorati?

Sul mercato sono disponibili alternative non fluorurate per una parte dei prodotti coinvolti. Vi sono però delle difficoltà nella valutazione e nello sviluppo di soluzioni alternative:

  • Informazioni limitate sui produttori che le producono;
  • Le alternative conosciute sono parzialmente meno efficaci (ad es. Resistenza allo sporco e all’olio);
  • Le alternative potrebbero richiedere altri metodi e dispositivi di applicazione.

Allo stato attuale per alcuni settori di applicazione le alternative sono parzialmente disponibili con costi che sono significatamene maggiori ma la cui efficacia funzionale è garantita. In particolare: [9]

  • Schiuma antincendio per interventi generici → vi sono alternative disponibili.

Mentre per altre applicazioni la ricerca deve ancora essere completata:

  • Schiuma antincendio per operazioni su grandi depositi → stadio iniziale è richiesto ulteriore sviluppo;
  • Schiuma antincendio per applicazioni militari → nessuna alternativa disponibile ad oggi.

F3 – Schiumogeni fluorine free

Oltre agli agenti schiumogeni contenenti fluoro, i cosiddetti C6, l’industria ha sviluppato soluzioni prive di fluoro. Mentre la tecnologia C6 è stata integrata con successo, lo sviluppo di schiume prive di fluoro con lo stesso livello di prestazioni si è rivelato una sfida. Aree ad alto rischio (come ad es. Industria chimica/petrolchimica, aeromobili, ecc.) richiedono agenti schiumogeni con le massime prestazioni possibili che le schiume prive di fluoro conosciute all’epoca non erano in grado di fornire. L’intenso lavoro di ricerca e sviluppo ha prodotto le prime schiume prive di fluoro ad alto rendimento in grado di raggiungere i rating richiesti dalla normativa europea EN 1568, che originariamente prevedeva esclusivamente AFFF e simili. Di conseguenza, la revisione più recente della norma, UNI EN 1568:2018, ha definito un nuovo tipo di schiuma, la F3. La norma EN1568 definisce “Fluorine free foam concentrates (F3): these foam concentrates are dedicated to meet fire performance ratings and are targeting applications similar to AFFF and/or AR-foams without using fluoroorganic compounds. These foam concentrates are based upon mixtures of hydrocarbon surface-active agents and non-fluorine containing stabilizers.”[10]

Le schiume prive di fluoro non utilizzano carboni fluorurati, pertanto non contengono PFAS. Di conseguenza, le prestazioni degli F3 non possono basarsi sugli effetti unici forniti dai PFAS: non c’è aiuto fornito dal film acquoso e nessuna soppressione del fuel pick-up. Gli F3 agiscono unicamente come una barriera fisica tra il combustibile e l’atmosfera. 

Le osservazioni degli utenti, delle organizzazioni di collaudo e dei produttori mostrano che gli F3 hanno i seguenti limiti/problematiche:

  • Gli F3 sembrano avere prestazione variabili in funzione del grado di durezza dell’acqua specialmente sui combustibili polari;
  • Gli F3 possono avere viscosità elevata.

Di contro vi sono dei produttori che dichiarano di aver certificato alcuni dei loro prodotti conformemente alla EN1568 parte 3 e 4 con caratteristiche 1A e 1B[11]. Per una spiegazione della normativa vedere l’articolo su Antincendio-Italia di Elena Lamperti “Liquidi schiumogeni: evoluzione e quadro normativo[12].

Quale schiumogeno risponde meglio alle esigenze dei Vigili del Fuoco?

Considerato:

  • Che la tutela e protezione dell’ambiente è uno dei compiti d’istituto dei Vigili del fuoco;
  • Che lo schiumogeno migliore è quello che possiede il giusto equilibrio tra basso impatto sull’ambiente, rapidità di spegnimento e minor quantità utilizzata;
  • Che le acque reflue di un incendio sono cariche di inquinanti[13];
  • Il momento storico di transizione dagli schiumogeni fluoroproteinici FFP agli AFFF;
  • La vita utile degli schiumogeni AFFF che può arrivare fino a 20 anni;
  • La necessità di non generare confusione nel personale che solo ora sta approcciando uno schiumogeno ad alte prestazioni;

Si propone di dotare le strutture operative di schiumogeni sintetici per incendi di classe A e di schiumogeni F3 limitando la dotazione AFFF C6 alla lotta di incendi industriali massivi.

Conclusioni 

Ricapitolando la progressione normativa:

  • Attualmente la regolamentazione UE dei Pfas prevede il divieto di produzione, immissione sul mercato e uso del Pfos e per il Pfoa il divieto di vendita al pubblico di miscele che lo contengano;
  • Dalla fine del 2015 è stata sospesa la produzione e commercializzazione di schiumogeni contenenti tensioattivi fluorurati “a catena lunga” i cosiddetti C8;
  • Da luglio 2020 entrerà in vigore il divieto di produzione e di immissione sul mercato di sostanze, miscele e articoli che contengano più di 25 microgrammi per chilo di Pfoa;
  • La proposta tedesca, se accolta, non consentirà più la produzione, l’utilizzo e/o l’immissione sul mercato di PFHxA e suoi sali in concentrazione pari o superiore a 25 ppb o 1000 ppb di sostanze correlate a PFHxA.

Il mercato attualmente propone degli schiumogeni F3 fluorinefree che hanno prestazioni che sempre più si avvicinano agli AFFF C6. Deve essere realizzata una valutazione per comprendere quali sono le implicazioni ambientali degli schiumogeni F3.

Il presupposto per la scelta dello schiumogeno di cui dotarsi deve avere come principio cardine:

Qualsiasi rilascio di una sostanza chimica persistente e/o dannosa nell’ambiente non è accettabile!

Una possibile linea guida generica potrebbe contenere queste indicazioni:

  • Schiumogeni contenenti composti fluorati non sono necessari per incendi di classe A;
  • Gli interventi di tipo civile (quindi esclusi depositi petroliferi, industrie chimiche o incendi industriali massivi) non richiedono l’uso di AFFF e simili. Schiumogeni sintetici di classe A privi di fluoro o schiumogeni F3 sono adatti per l’interventistica civile;
  • La formazione all’uso degli schiumogeni deve essere eseguita con schiuma solo se si prevedono incendi reali di determinate dimensioni. I corsi di formazione “a freddo” debbono utilizzare concentrati con minor impatto ambientale, le cosiddette “Training foam”;
  • Le calibrazioni e i test funzionali dei miscelatori devono essere eseguiti il più possibile con fluidi di simulazione idrodinamici;
  • Quando l’uso di AFFF e simili non può essere evitato senza un abbassamento inaccettabile dei livelli di sicurezza antincendio, le acqua reflue dovrebbero essere raccolte e smaltite correttamente.

Le eccezioni a queste regole devono essere limitate ai casi in cui il mancato utilizzo degli AFFF comporterebbe una contaminazione ancora maggiore dell’ambiente o quando vi è pericolo di vita. 

Le esenzioni dovrebbero essere temporanee e accettate solo se accompagnate da una seria ricerca di alternative.

Questo processo deve coinvolgere tutti gli attori e detentori di interessi per poter disporre di tutte le competenze. Quindi i produttori, i servizi antincendio e le autorità nazionali per la protezione e tutela dell’ambiente devono collaborare per individuare le possibili soluzioni. La progressione della funzionalità ed efficienza degli schiumogeni F3, anche se in un arco temporale relativamente breve, è stata stupefacente. Lo scrivente è dell’avviso che sotto la spinta delle direttive per la tutela dell’ambiente la collaborazione virtuosa tra produttori ed utilizzatori produrrà soluzioni valide.

È auspicabile che la collaborazione di cui sopra valuti ogni possibile soluzione anche utilizzando processi non ortodossi osservando la problematica da diverse angolazioni.

Per esempio cercando di compensare la minor efficacia dello schiumogeno adottando sistemi di spegnimento CAFS (Compressed Air Foam System) invece degli attuali NAFS (Nozzle/Normal Air Foam System)

Quello che si deve assolutamente evitare è di subire passivamente questi cambiamenti trovandosi in prossimità delle ipotetiche scadenze senza aver sviluppato un’alternativa valida.


Note

[1] (https://echa.europa.eu/-/public-consultation-on-the-proposed-restriction-of-pfhxa)

[2] La Direttiva 2006/122//EC del 12/12/2006 proibisce l’uso di PFOS nei tensioattivi fluorurati ed impone che tutti gli schiumogeni contenente PFOS debbano essere smaltiti all’inceneritore.

[3] https://www.dottorsartori.it/index.php/articoli-di-informazione-sanitaria/185-pfas-sostanze-perfluroalchiliche.html

[4] La società MITENI S.p.A. di Trissino è stata dichiarata fallita con sentenza datata 9 novembre 2018

[5] https://www.lifegate.it/persone/news/pfas-processo-avvelenamento-acque

[6] https://www.fondoitalia.it/2020/05/14/notizie/argomenti/sci-di-fondo/articolo/divieto-dei-prodotti-fluorurati-maflon-spa-fa-vertenza-alla-fis-a-fondo-italia-lazienda-motiva-la.html

[7] https://www.fireengineering.com/1969/04/01/273590/subsurface-foam-injection-system/#gref

[8] Europe’s take on fluorine in firefighting foams Dr. Thomas Leonhardt

[9]https://echa.europa.eu/documents/10162/29389120/230420_PFHxA_infosession_BfC_UBA/6c42f54c-c130-244a-333a-843348e11684

[10] http://store.uni.com/catalogo/index.php/UNI-EN-1568-3-2018

[11] https://www.bio-ex.com/en/our-products/product/ecopol-premium/   

[12] http://antincendio-italia.it/liquidi-schiumogeni-evoluzione-e-quadro-normativo/

[13] https://corrieredelveneto.corriere.it/verona/cronaca/19_luglio_03/incendio-brendola-moria-pesci-allarme-inquinamento-acque-f49dc782-9d95-11e9-a785-c27cf3e636b7.shtml

Bibliografia e fonti di ricerca