Nanotecnologie e settore agroalimentare: applicazioni e quadro normativo

Nanotecnologie e settore agroalimentare: applicazioni e quadro normativo

Introduzione

A partire dalle prime applicazioni nel campo dei materiali, l’utilizzo delle nanotecnologie si è esteso rapidamente a molteplici settori quali quello medico-farmaceutico, elettronico ed agroalimentare. La presente nota introduce al tema della regolamentazione dell’uso delle nanotecnologie nel settore agroalimentare. Il focus è sull’inadeguatezza della legislazione attuale e sulla lentezza nell’aggiornamento della stessa a fronte della rapida introduzione di nuovi prodotti e processi nanotecnologici sul mercato. Il lavoro riporta i primi risultati di una ricerca in corso presso il Dipartimento di Agraria dell’Università Federico II di Napoli1.

Le applicazioni nanotecnologiche nel settore agroalimentare

Per nanotecnologia si intende genericamente la manipolazione della materia in scala nanometrica (un nanometro equivale a 10-9 metri). I nanomateriali ingegnerizzati (engineered nanomaterials Enms), di dimensioni comprese generalmente tra 1 e 100 nm, manifestano nuove proprietà, dette quantum effects, non esibite da sostanze identiche di dimensioni maggiori.
L’introduzione delle nanotecnologie in campo agroalimentare prevede già una vasta gamma di applicazioni. Queste spaziano dal miglioramento di alcune caratteristiche degli alimenti quali colore, sapore e consistenza, all’ottenimento di un maggiore assorbimento ed una migliore biodisponibilità di nutrienti ed integratori alimentari, sino allo sviluppo di nuovi materiali di imballaggio, con proprietà antimicrobiche e/o meccaniche potenziate, in grado di migliorare la conservazione dei prodotti. Applicazioni più ambiziose prevedono lo sviluppo di nanosensori in grado di facilitare il monitoraggio dei cibi confezionati durante il trasporto e lo stoccaggio (Chaudry et al., 2008). Molti prodotti sono già presenti in commercio e tanti altri sono in fase di sperimentazione, tuttavia avere un panorama completo di ciò che è disponibile sul mercato e ciò che è in fase di ricerca, non risulta facile (Bouwmeester et al., 2009). Le informazioni qui riportate provengono principalmente dall’inventario dei prodotti di consumo basati sulle nanotecnologie, realizzato dal Project on Emerging Nanotechnology [link].
Per la produzione agricola si stanno studiando nanosensori per il rilevamento di pesticidi, nanoemulsioni e nanocapsule di pesticidi per migliorarne l’idrosolubilità ed il rilascio direttamente in situ, nanofiltri per la purificazione delle acque e dei terreni, e coltivazioni di piante in grado di produrre nanoparticelle (particle farming) (Mura et al., 2013).
In commercio sono invece prevalentemente presenti nanofood e prodotti nanotecnologici destinati al contatto con il cibo durante le fasi di preparazione e conservazione. Per nanofood si intendono sia prodotti contenenti nanoparticelle utilizzate come ingredienti o come additivi, sia prodotti contenenti nanostrutture utilizzate per veicolare e favorire l’assorbimento di composti bioattivi o per migliorare le caratteristiche organolettiche del cibo. A titolo di esempio citiamo: formulazioni di licopene in nano scala per un assorbimento più rapido ed una maggiore durata di conservazione dell’antiossidante (Basf, Germania); supplementi a base di nanoargento dalle proprietà antimicrobiche (Sovereign Silver o Argentyn 23 della Natural-Immunogenics, Usa); pane arricchito con olio di tonno contenuto in nanocapsule che ne mascherano odore e sapore (pane Tip Top-up della compagnia australiana George Weston Foods); tè arricchito con nanoselenio dalle proprietà antimicrobiche (Qinhuangdao Taiji Ring Nano-Product, Cina); svariati cibi contenenti nanobiossido di titanio come agente antiagglomerante (Albertsons, Kraft, Knorr e Daisy); nanomicelle per migliorare la biodisponibilità di composti bioattivi (Novasol di Aquanova, Germania).
Tra i materiali nanotecnologici destinati all’imballaggio di prodotti alimentari vengono utilizzati prevalentemente nanocomposti a base di argilla volti a minimizzare la perdita di anidride carbonica e l’entrata di ossigeno per prolungare la conservazione del prodotto; tale tecnologia viene attualmente adottata principalmente per bottiglie di plastica contenenti bevande gassate (Imperm, dalla Voridian/Nanocor, Usa, adottato dalla compagnia americana Miller Brewing per le bottiglie di birra). Uno dei nanocomponenti più diffusi in fase di preparazione e conservazione è il nanoargento utilizzato per le sue proprietà antimicrobiche; esso si ritrova sia in numerose stoviglie che in vari frigoriferi di ultima generazione. Tra le applicazioni in fase di ricerca e sviluppo vi sono: la tecnologia Nano Bioswitch anche detta “a rilascio su comando” della Tno Life Sciences (Olanda), per incapsulare nell’imballaggio antimicrobici rilasciati solo in caso di necessità; l’identificazione in radio frequenza (Rfid) in grado di segnalare varie anomalie alle quali può essere sottoposto un prodotto alimentare durante il suo ciclo di vita; rivestimenti costituiti da nanoparticelle di biossido di zinco o ossido di magnesio, in grado di auto-pulirsi; nanoemulsioni per ottenere prodotti alimentari a basso contenuto calorico ma di cremosità equivalente a quelli standard; nanomateriali per incapsulare nutraceutici o per rinforzare gli imballaggi, sviluppati a partire da componenti alimentari naturali, e quindi più promettenti per l’accettabilità da parte del consumatore, quali: zeina (proteina del mais), caseina e alfa-lattoalbumina (proteine del latte) (Chaudry et al., 2008; Cushen et al., 2012).

I rischi per la salute e per l’ambiente

Il rilascio di nanoparticelle nell’ambiente può mettere a rischio la salute umana e degli ecosistemi. Una volta rilasciati nell’aria, nel suolo e nell’acqua gli Enms possono produrre molteplici effetti negativi (Mura et al., 2013). Le nano particelle presenti nell’aria possono essere assorbite dal corpo umano attraverso le vie respiratorie, con conseguenti effetti tossici. Parte di esse si depositeranno nel suolo e nelle acque. Nel suolo le nanoparticelle possono legarsi alle sostanze colloidali umiche che ne mediano la mobilità ed il trasferimento a piante e microrganismi. Ad oggi non si conosce il grado di biodegradabilità delle nanoparticelle ma si dispone comunque di studi che hanno dimostrato effetti di fitotossicità, riduzione della diversità e della massa microbica nei suoli e assorbimento da parte di piante con la conseguente presenza di nanoparticelle nelle parti edibili. Nelle acque il maggior pericolo riguarda la persistenza di nanoparticelle libere che possono entrare nella catena alimentare e/o essere assunte da specie acquatiche (alghe e pesci) sulle quali esercitano una provata tossicità. Per quel che riguarda la tossicità per gli esseri umani, questa dipende dai caratteri specifici della nanoparticella, dalla via di penetrazione (per contatto, inalazione e ingestione) e dalle specifiche reazioni che vengono innescate durante il viaggio delle nanoparticelle all’interno dell’organismo.
Il comportamento biologico delle nanoparticelle è fondamentalmente diverso da quello delle particelle di dimensioni maggiori. La ridotta dimensione determina quattro proprietà delle nanoparticelle che sono alla base del loro potenziale tossicologico (Elsaesser e Howard, 2012): 1) l’elevata reattività chimica, dovuta all’aumentata superficie per unità di massa; 2) la possibilità di passare attraverso le membrane cellulari (sia quella esterna che quelle intracellulari); 3) l’impossibilità di essere riconosciute dal sistema immunitario degli esseri umani; 4) la capacità di superare le barriere emato-encefalica e feto-placentare. A causa di tali proprietà le nanoparticelle sono biologicamente attive e possono accumularsi in diversi organi, tra cui il fegato, il cervello, i polmoni e i reni. Tra gli effetti tossicologici oggi conosciuti vi sono: danni ossidativi alle cellule; problemi neurologici dovuti alla loro capacità di depositarsi nel cervello; genotossicità; danni al sistema immunitario.
Nonostante la riconosciuta pericolosità delle nanoparticelle, la valutazione del rischio posto dai nuovi Enms, valutazione che dovrebbe guidare gli interventi di regolamentazione della loro produzione ed utilizzo, è particolarmente difficile (Shatkin, 2013). Una prima difficoltà riguarda la caratterizzazione del materiale da analizzare per gli studi tossicologici. Tale caratterizzazione deve tener conto di tutte le molteplici proprietà che possono far variare il comportamento di un nanomateriale, quali: dimensione, forma, impurità, stato di aggregazione e/o agglomerazione, struttura cristallina, carica superficiale, stabilità. Una seconda difficoltà riguarda la determinazione della metrica appropriata per la caratterizzazione della dose negli studi dose-risposta; ciò sia per la scelta dell’unità di misura (che non può essere il peso ma indicatori del rapporto massa superficie), sia per le proprietà di aggregazione/stabilità/diffusione che ne possono alterare la concentrazione in risposta a parametri ambientali quali pH, temperatura e presenza di eventuali reagenti. Una terza difficoltà si incontra nella valutazione dell’esposizione; poiché non si conosce con accuratezza il destino delle nanoparticelle una volta immesse nell’ambiente è difficile prevedere dove, in che concentrazione ed in quale forma esse saranno presenti.
Nel caso delle nanotecnologie applicate al settore agroalimentare, gli studi tossicologici attualmente disponibili non sono sufficienti per una valutazione del rischio. Data la varietà di materiali e di applicazioni possibili e date le difficoltà dell’analisi tossicologica dei nanomateriali (ed in particolare le difficoltà nel definire protocolli sperimentali utili alla replicazione e validazione degli esperimenti) sarebbero necessari ingenti investimenti e sforzi di ricerca per colmare tale vuoto conoscitivo.

La normativa

Nonostante il grande interesse prestato dall’Unione Europea per lo sviluppo delle nanotecnologie, interesse che ne ha fatto negli ultimi quindici anni uno dei maggiori investitori a livello mondiale, e nonostante la pletora di documenti, gruppi di lavoro, comitati scientifici e quant’altro predisposti per analizzarne i potenziali rischi (si veda a riguardo la recente rassegna di Brosset, 2013), fino ad ora la scelta della Commissione è stata quella di applicare ai nanoprodotti via via immessi in commercio le normative preesistenti, eccezion fatta per i prodotti cosmetici (Reg. CE n. 1223/2009 [link]). Nel caso del settore agroalimentare è stato ripetutamente ribadito che sia la normativa cosiddetta orizzontale, ossia applicabile a tutti i settori produttivi, sia quella verticale, specifica per il settore agroalimentare (si veda il riquadro sottostante), sono in grado di garantire un adeguato livello di regolamentazione per le nanotecnologie. Finora gli alimenti nanotecnologici sono stati considerati non diversi dalle sostanze equivalenti di dimensioni maggiori così come dimostra l’assenza di pareri dell’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (Efsa) specifici per nanomateriali ad uso alimentare. Ad oggi solo il regolamento relativo agli additivi alimentari (Reg. (CE) n. 1333/2008) detta norme specifiche in materia di nanotecnologie; in particolare esso stabilisce che un additivo alimentare già autorizzato ma ottenuto con metodi di preparazione o materie prime diversi, tra cui la modifica delle dimensioni delle particelle mediante l’uso delle nanotecnologie, necessita di una nuova valutazione prima della commercializzazione (art. 12). Tale procedura consiste nel fornire dati aggiuntivi così come “suggerito” dall’Efsa nelle linee guida del 2011 [link] al fine di ottenere una nuova autorizzazione. Tuttavia, data la scarsità di informazioni riguardo la tossicocinetica e la tossicologia dei Enms e le attuali tecniche di analisi tossicologica, sottolineata dalla stessa Autorità nel 2011 e ribadita nell’ultimo Rapporto Annuale del 2013 [link], tale autorizzazione non sembra in grado di garantire un livello adeguato di sicurezza.
Il 18 dicembre 2013, la Commissione Europea ha finalmente presentato una proposta per un nuovo regolamento 2013/0435 (Cod) relativo ai nuovi alimenti dove si precisa che i nanomateriali destinati ad uso alimentare, devono essere valutati e autorizzati a norma di detto regolamento prima dell'immissione sul mercato. Benché rappresenti un importante passo in avanti in direzione di una adeguata regolamentazione dei nanoalimenti, tale proposta può garantire tuttavia solo una debole tutela dei consumatori, in virtù delle medesime perplessità già citate per gli additivi. L’attuale stato della conoscenza potrebbe portare all’autorizzazione di nanoalimenti i cui effetti dannosi potrebbero rivelarsi solo dopo anni di esposizione, caso per altro probabile visti gli effetti tossicologici di tipo cronico citati in letteratura. Si fa notare, a riguardo, che in caso di insorgenza di un danno, la legislazione attuale rimanda alla responsabilità del produttore. Il principio che sottende a tale direttiva è quello della tutela a posteriori ed individuale, incentrata sul risarcimento, piuttosto che preventiva e collettiva, come ci si aspetterebbe da una efficace politica di sicurezza degli alimenti. Si fa notare inoltre che la responsabilità del produttore decade nel caso in cui al momento dell’immissione sul mercato lo stato della scienza e della tecnologia non poteva consentire l’accertamento del difetto del prodotto (art. 7), evento probabile nel caso delle nanotecnologie.
Un ulteriore punto di debolezza della proposta riguarda infine la mancanza di garanzia del diritto all’informazione (uno dei diritti fondamentali del Codice del Consumo) poiché non è prevista l’obbligatorietà della dicitura “nano” nell’etichettatura dei prodotti alimentari (al contrario di quanto definito dal regolamento sui cosmetici). Tale obbligatorietà sarebbe prevista a partire dal dicembre 2014 dal regolamento relativo alla fornitura di informazioni sugli alimenti ai consumatori del 2011, ma dal blog “Nano and Other Emerging Technologies” si apprende che esiste già una nuova proposta della Commissione Europea per eliminare tale clausola al fine di “non creare confusione” nei consumatori [link].

Tabella 1

Fonte: Eur-Lex [link]

Conclusioni

Date le considerazioni di cui sopra, si ritiene che la normativa attualmente vigente non tuteli i consumatori dai potenziali pericoli connessi all’uso delle nanotecnologie nel settore agroalimentare. La predisposizione di una normativa adeguata trova come principale ostacolo l’enorme incertezza che vi è circa i potenziali effetti tossicologici dei Enms. Tale incertezza dovrebbe indurre il legislatore a fare appello al principio di precauzione che prevedrebbe, nel caso in esame, una moratoria sulla commercializzazione dei nanofood fino a che non si raggiunga un livello di conoscenza adeguato a svolgere una attenta analisi dei rischi (Van Broekhuizen, Reijnders, 2011).
Il solo principio di precauzione tuttavia potrebbe non essere sufficiente a guidare il legislatore verso scelte che assicurino un impatto sociale complessivamente positivo delle nuove tecnologie. Esso infatti si riferisce ai pericoli per la salute e l’ambiente e non a quelli di natura economica, sociale e politica, tra i quali è bene ricordare i seguenti (Scrinis, Lyons, 2007; Etc Group 2005a,b; NanoAction, 2007; Invernizzi et al., 2008): la distruzione dei mercati dei prodotti tradizionali sostituiti dai nuovi nano-prodotti; la diffusione di tecniche produttive a maggiore intensità di capitale, con conseguente perdita di occupazione; ulteriori processi di consolidamento del settore agroalimentare su scala globale, con conseguente aumento delle distorsioni monopolistiche; un aumento dei divari di sviluppo tra Nord e Sud del mondo, dovuto alle minori capacità di investimento di quest’ultimo in ricerca e innovazione; un ulteriore attacco alla sovranità alimentare dei popoli, come effetto dell’ulteriore privatizzazione del sistema agroalimentare mondiale; un aumento della disuguaglianza sociale, nelle misura in cui i rischi ed i benefici delle nuove tecnologie possono ripartirsi in modo disuguale tra diversi strati della popolazione mondiale, con i benefici a vantaggio dei consumatori ricchi e delle grandi corporation ed i rischi a carico dei consumatori più poveri e dei piccoli agricoltori (Miller e Scrinis, 2011).
In conclusione, una efficace azione di regolamentazione delle nanotecnologie nel settore agroalimentare dovrebbe integrare strumenti di azione in diversi campi di intervento quali quello sanitario, ambientale, alimentare, economico, e per la ricerca. Soprattutto, essa dovrebbe tendere al conseguimento di obiettivi di carattere sociale e non meramente economici. All’oggi purtroppo sembra esservi una forte asimmetria a favore di questi ultimi come dimostra la volontà di finanziare la ricerca orientata al mercato ed all’aumento della competitività economica a scapito di quella diretta alla valutazione e prevenzione dei rischi. La speranza è che nel futuro l’UE promuova l’attività di organismi di ricerca indipendenti, al riparo dalle lobby degli industriali, in grado di condurre efficaci analisi costi-benefici che prendano in considerazione l’intero ciclo di vita dei nuovi prodotti (life cycle risk assessment) ed i benefici sociali netti attesi.

Riferimenti bibliografici

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  • Invernizzi N., Foladori G., Maclurcan D. (2008), Nanotechnology’s controversial role for the south. Science Technology Society 13(1):123-148

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  • Shatkin Jo Anne (2013). Nanotechnology, health and environmental risks. Crc Press, Taylor & Francis, London

  • Van Broekhuizen P., Reijnders L. (2011), Building blocks for a precautionary approach to the use of nanomaterials: position taken by trade unions and environmental Ngos in the European nanotechnologies debate. Risk Analysis 31(10):1646-1657

Siti di riferimento

  • 1. Ricerca supportata da: Por Campania Fse 2007/2013. Sviluppo di Reti di Eccellenza tra Università - Centri di Ricerca - Imprese. Progetto Carina “Sicurezza, sostenibilità e competitività nelle produzioni agroalimentari della Campania” Cup B25B09000080007.
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