Utilizzo di fibre sostitutive dell’amianto

L’amianto, grazie alle sue proprietà di resistenza al fuoco, durezza e isolamento termico, è stato ampiamente impiegato in edilizia, nell’industria automobilistica e in vari altri settori fino agli anni ’80. Tuttavia, la pericolosità delle sue fibre inalabili è oggi ben documentata: l’Organizzazione mondiale della Sanità (IARC) classifica l’amianto come cancerogeno certo per l’uomo (Gruppo 1), e in Italia la legge n. 257 del 1992 ha vietato produzione, importazione, commercio, utilizzo ed estrazione di materiali contenenti amianto. Per fronteggiare l’urgenza di trovare materiali alternativi che conservassero le proprietà termiche e meccaniche dell’amianto senza i medesimi rischi per la salute, sono state sviluppate nuove fibre sostitutive, classificate in gran parte come fibre policristalline (PCW, PolyCrystalline Wools) e fibre artificiali vetrose (FAV) di nuova generazione (AES e HT). Questo articolo si propone di descrivere in dettaglio i contenuti di un documento tecnico divulgativo pubblicato dall’INAIL–DIMEILA (Dipartimento di Medicina, Epidemiologia, Igiene del Lavoro e Ambientale), intitolato “Utilizzo di fibre sostitutive dell’amianto di nuova generazione e tutela della salute nell’esposizione occupazionale: nuove evidenze da studi in vitro”.

1. Premessa: il contesto storico e normativo

Nella Premessa del documento, viene ricordato che l’amianto ha trovato largo impiego fino agli anni ’80 in ragione delle sue caratteristiche di robustezza, resistenza al calore e capacità isolante. Tuttavia, l’inalazione delle sue fibre – che si generano quando materiali contenenti amianto si deteriorano o vengono danneggiati – ha conseguenze gravi per la salute umana: può provocare asbestosi, mesotelioma e tumori del polmone, della laringe e dell’ovaio. Per questi motivi, l’amianto è inserito dalla IARC nel Gruppo 1 dei cancerogeni certi per l’uomo, e in Italia la legge 27 marzo 1992 n. 257 ne ha vietato produzione, importazione, commercio, utilizzo ed estrazione. A partire da tale divieto, la comunità scientifica e l’industria hanno cercato sostitutivi che mantengano le proprietà termo-meccaniche dell’amianto ma riducano drasticamente i rischi per la salute. Tra questi, il documento segnala in particolare le Fibre Artificiali Vetrose (FAV) di nuova generazione e le Fibre Policristalline (PCW), che verranno approfondite nei paragrafi successivi.

2. Classificazione delle fibre sostitutive: panoramica generale

Nel primo approfondimento, il documento presenta una classificazione schematica delle fibre sostitutive (cfr. Figura 1). Viene evidenziato che le FAV di nuova generazione si distinguono da quelle “tradizionali” (lana di vetro, lana di roccia, lana di scoria) per composizione chimica e caratteristiche di biopersistenza. Le FAV di nuova generazione includono:

• AES (Alkaline Earth Silicate wools): lane di silicati alcalino-terrosi sviluppate per avere elevata solubilità nei fluidi polmonari, riducendo la biopersistenza;

• HT (High Temperature wools): lane ad alto contenuto di allumina e basso contenuto di silice, con punto di fusione particolarmente elevato.

Parallelamente, le PCW (PolyCrystalline Wools) vengono presentate come fibre policristalline inossidabili, composte principalmente da cristalli di alluminosilicato. A differenza delle fibre amorfe (tipiche di altre FAV), le PCW possiedono una struttura cristallina definita che ne migliora la stabilità termica.

3. Le FAV di nuova generazione (AES e HT)

3.1 Composizione chimica e proprietà industriali

Le FAV di nuova generazione rappresentano attualmente il gruppo di sostituti dell’amianto più rilevante sul mercato grazie alla combinazione tra resistenza termica e chimica e ridotta pericolosità biologica. Queste fibre sono costituite prevalentemente da ossidi di magnesio (MgO), calcio (CaO) e silicio (SiO₂), con tracce di altri metalli alcalino-terrosi. Le varianti AES, caratterizzate da un contenuto di ossidi alcalini superiore al 18 % in peso, risultano altamente biosolubili e pertanto esonerate dalla classificazione come cancerogene nell’Unione Europea, ai sensi della “nota Q” del Regolamento (CE) n. 1272/2008 (CLP). Le lane HT, invece, hanno un contenuto di allumina talmente elevato da innalzare ulteriormente il punto di fusione: ciò le rende idonee a contesti industriali in cui si raggiungono temperature superiori a 1.300 °C.

3.2 Impieghi applicativi

Le FAV AES vengono impiegate in applicazioni che richiedono una durabilità a temperature fino a 1.200 °C e un buon isolamento, come:

• Sistemi di isolamento termico in forni per la lavorazione dei metalli;

• Rivestimenti di tubazioni e apparecchiature ad alta temperatura;

• Componentistica per caldaie e convertitori catalitici.

Le lane HT, grazie all’elevato punto di fusione e alla bassa biopersistenza, trovano larga applicazione in processi di isolamento termico in cui la sicurezza e l’affidabilità a temperature estreme sono fondamentali.

4. Le Fibre Policristalline (PCW)

4.1 Caratteristiche strutturali

Le PCW sono ottenute fondendo ossido di alluminio (Al₂O₃) e di silicio (SiO₂) e successivamente filandoli o soffiandoli in fibre sottili. La loro peculiarità risiede nella struttura policristallina, in cui piccoli cristalli di dimensioni omogenee si interconnettono tra loro, conferendo al materiale un’eccezionale stabilità termica e meccanica. Rispetto alle fibre amorfe, le fibre PCW mantengono infatti integrità strutturale a temperature molto elevate, superando spesso i limiti di impiego delle FAV tradizionali.

4.2 Applicazioni principali

Grazie alla loro elevata stabilità, le PCW vengono utilizzate soprattutto in ambiti dove la resistenza termica estrema è cruciale, quali:

• Isolamento delle caldaie a vapore e forni industriali;

• Componenti di impianti per la produzione di vetro e ceramica;

• Materiali refrattari in processi di fusione di metalli ad alte temperature.

5. Criteri di classificazione e valutazione del pericolo

La World Health Organization (WHO) definisce come particolarmente pericolose le fibre che soddisfano tre criteri:

1. Dimensione respirabile – lunghezza > 5 µm, diametro < 3 µm e rapporto lunghezza/diametro > 3:1: fibre di questo tipo possono raggiungere la regione alveolare dei polmoni;

2. Lunghezza e rimozione dai macrofagi – fibre con lunghezza > 20 µm risultano difficili da inglobare e rimuovere dai macrofagi alveolari, aumentando la probabilità di biopersistenza;

3. Biopersistenza – capacità della fibra di resistere a rottura e/o dissoluzione nei fluidi polmonari, determinando un maggior tempo di permanenza nel tessuto polmonare.

La IARC classifica le fibre PCW come “probabili cancerogeni per l’uomo” (Gruppo 2B), sulla base di evidenze sperimentali in modelli animali e generiche analogie strutturali con altre fibre potenzialmente pericolose. Le fibre AES e HT di nuova generazione, al momento della pubblicazione del documento, non possiedono una classificazione ufficiale di cancerogenicità a causa della mancanza di dati in vivo e in popolazione umana. Tuttavia, il Regolamento (CE) n. 1272/2008 (Allegato VI) stabilisce che le FAV AES, avendo un contenuto di ossidi alcalini > 18 % in peso, soddisfano i criteri della “nota Q” e non richiedono classificazione come cancerogene nell’UE.

6. Modalità di esposizione e categorie di lavoratori a rischio

L’esposizione occupazionale alle fibre sostitutive dell’amianto può avvenire principalmente tramite inalazione, ma anche attraverso il contatto con occhi e cute. Le fasi di maggior rischio includono:

• Produzione di fibre e fabbricazione di pannelli isolanti: manipolazione e assemblaggio dei materiali fibrosi;

• Installazione e assemblaggio: taglio, sagomatura e posa in opera dei materiali contenenti FAV o PCW, soprattutto in cantieri e impianti industriali;

• Smantellamento e demolizione: rimozione di materiali isolanti in vecchi impianti, con rischio di rilascio di fibre disperse nell’aria.

Le categorie di lavoratori esposti comprendono:

• Operai del settore estrattivo e manifatturiero di materiali isolanti;

• Addetti alla manutenzione e ristrutturazione edile;

• Professionisti coinvolti nello smaltimento, bonifica e demolizione di edifici;

• Tecnici e operatori in impianti industriali con utilizzo di componenti refrattari.

Anche i residenti o il personale di edifici in ristrutturazione o demolizione possono essere esposti a ruderi contenenti fibre, sebbene in misura minore rispetto ai lavoratori direttamente coinvolti.

7. Possibili rischi per la salute: nuove evidenze sperimentali

Sebbene le fibre sostitutive dell’amianto siano considerate generalmente meno pericolose rispetto alle fibre di amianto stesso, l’esposizione a polveri o fibre respirabili può comunque determinare:

• Irritazione oculare e cutanea (in caso di contatto diretto con le superfici);

• Effetti acuti sull’apparato respiratorio (tosse, broncospasmo);

• Potenziale insorgenza, nel lungo termine, di malattie polmonari come fibrosi o, in condizioni estreme, tumori.

7.1 Studi condotti dal gruppo DIMEILA

Le evidenze principali presentate nel documento derivano da due studi in vitro condotti dal gruppo di ricerca del Dimeila su linee cellulari polmonari umane, rispettivamente pubblicati nel 2019 e nel 2023. Questi studi hanno valutato il potenziale cito-genotossico, ossidativo e infiammatorio delle PCW e delle FAV AES.

7.1.1 Studio del 2019 su lane AES

Nel 2019, sono state confrontate due varianti di lane AES, AES1 (ad alto contenuto di MgO) e AES2 (ad alto contenuto di CaO e più biosolubile), con fibre ceramiche refrattarie (FCR) come riferimento “alto rischio”. I principali risultati evidenziati riguardano:

• Effetti cito-genotossici – entrambe le varianti AES hanno indotto danni al DNA nelle cellule alveolari e bronchiali umane, sebbene in misura inferiore rispetto alle FCR, in dipendenza dalla biosolubilità e dalle caratteristiche chimico-fisiche;

• Effetti ossidativi – AES1 e AES2 hanno mostrato un aumento dei marker di stress ossidativo nei fibroblasti polmonari, con intensità legata alla percentuale di silice presente in ciascun materiale;

• Effetti infiammatori – entrambe le varianti hanno attivato la produzione di citochine pro-infiammatorie (ad es. IL-6) nelle stesse linee cellulari, suggerendo un potenziale effetto promotore di reazioni infiammatorie in seguito all’esposizione.

Lo studio ha inoltre sottolineato come la diversa solubilità delle fibre AES (con AES2 più rapidamente dissolvibile nei fluidi polmonari) influisca sulla biopersistenza e, di conseguenza, sulla correlata tossicità in un modello cellulare. La conclusione principale fu che, nonostante la progettazione di queste fibre per ridurre la biopersistenza, esse possono comunque indurre effetti genotossici e infiammatori nelle condizioni sperimentali utilizzate, richiedendo ulteriori approfondimenti in modelli più complessi.

7.1.2 Studio del 2023 su Fibre Policristalline (PCW)

Nel 2023, i ricercatori DIMEILA hanno valutato il potenziale tossico e pro-infiammatorio delle PCW confrontandole con FCR com’è avvenuto nello studio precedente. Le evidenze più rilevanti emerse sono:

• Danno ossidativo diretto al DNA – tramite il test Fpg-comet, le PCW hanno evidenziato un danno da rotture ossidative al DNA sia nelle cellule alveolari che in quelle bronchiali umane, sebbene con entità inferiore rispetto alle FCR a parità di concentrazione e numero di fibre;

• Produzione di interleuchine pro-infiammatorie – le PCW hanno stimolato il rilascio di IL-6 in entrambe le tipologie cellulari, confermando la capacità di innescare risposte infiammatorie similari a quelle osservate con fibre di più noto profilo di rischio;

• Minore tossicità rispetto a FCR – la minore tossicità delle PCW è attribuibile a fattori quali: percentuale relativamente ridotta di fibre con diametro respirabile, lunghezza media maggiore che ne ostacola l’incorporazione nei macrofagi, biopersistenza ridotta dovuta alla rottura trasversale e alla minor concentrazione di silice.

Questi risultati rappresentano la prima evidenza sperimentale di potenziale genotossicità delle PCW in linee cellulari umane, coerente con la classificazione IARC delle PCW come Gruppo 2B (“probabili cancerogeni per l’uomo”). Anche in questo caso, gli autori sottolineano la necessità di studi di biomonitoraggio in popolazioni professionali esposte e di approfondimenti in modelli multicellulari o organoidi respiratori per comprendere meglio i meccanismi di tossicità.

8. Conclusioni e raccomandazioni

Il documento si chiude con alcune riflessioni critiche e indicazioni operative:

1. Importanza di studi aggiuntivi – i dati in vitro disponibili, benché preliminari, evidenziano che le fibre sostitutive, considerate sino a poco tempo fa “sicure”, possono indurre stress ossidativo, infiammazione e danno al DNA in cellule polmonari umane. È quindi essenziale condurre studi più avanzati (modelli 3D, co-colture, organoidi) e ricerche su lavoratori esposti (biomonitoraggio) per definire meglio il profilo di rischio.

2. Significato dei parametri fisico-chimici – la tossicità delle fibre dipende non soltanto dalla dose (massa/volume o numero di fibre/unità di superficie), ma anche da dimensione, forma, composizione chimica e biopersistenza. Questi fattori devono essere sempre considerati nella valutazione del rischio e nello sviluppo di nuove fibre con caratteristiche migliorative.

3. Necessità di biomarcatori precoci – per monitorare in tempo reale gli effetti sulle popolazioni professionali, gli autori auspicano l’adozione di biomarcatori di esposizione ed effetto più sensibili e specifici nelle fasi iniziali di danno polmonare, favorendo interventi precoci.

4. Misure preventive e di protezione – nonostante il potenziale ridotto di biopersistenza, le fibre AES, HT e PCW non sono completamente esenti da rischi; pertanto, il documento ribadisce l’importanza dell’adozione di misure precauzionali per ridurre la dispersione di fibre in fase di lavorazione, installazione e smantellamento:

   • Uso obbligatorio di dispositivi di protezione individuale (es. maschere respiratorie con filtri adeguati);

   • Gestione controllata dei materiali durante le operazioni di taglio, rimozione e demolizione;

   • Adeguata ventilazione dei locali di lavoro e monitoraggio continuo della qualità dell’aria.

In sintesi, sebbene le nuove fibre sostitutive rappresentino un importante progresso tecnologico rispetto all’amianto, permangono incertezze sul loro profilo tossicologico. Per garantire sicurezza sul posto di lavoro, il documento sottolinea che è ancora imprescindibile mantenere standard elevati di prevenzione, protezione e vigilanza sanitaria.

Fonte:INAIL

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