Silossani ciclici (D4, D5)

I silossani ciclici sono composti organici a base di silicio con anelli alternati Si–O e gruppi metilici laterali. Il D4 (octametilciclotetrasilossano) ha formula C8H24O4Si4 e peso molecolare 296,6 g/mol; il D5 (decametilciclopentasilossano) ha formula C10H30O5Si5 e peso molecolare 370,8 g/mol. Entrambi sono liquidi incolori, semi-volatili, lipofili (log Kow > 6) e quasi insolubili in acqua.

Sono ingredienti chiave nei prodotti per la cura della persona: shampoo, balsami, creme idratanti, deodoranti antitraspiranti, fondotinta, sieri capelli, lubrificanti per rasoi. Vengono apprezzati per la sensazione setosa al tatto, la rapida evaporazione e la capacità di veicolare attivi cosmetici. Il consumo europeo stimato è dell'ordine di decine di migliaia di tonnellate annue.

Altre sorgenti sono i lubrificanti silossanici per processi industriali, fluidi dielettrici per trasformatori, additivi per polimeri siliconici, e — paradossalmente — il biogas da digestione anaerobica di fanghi di depurazione, dove i silossani volatilizzano e generano problemi di abrasione nei motori di cogenerazione.

Il principale veicolo di immissione ambientale è il wash-off domestico: lo shampoo, il balsamo, il bagnoschiuma e il deodorante applicati sulla pelle e sui capelli vengono parzialmente risciacquati nelle acque grigie, che confluiscono nelle reti fognarie. La depurazione convenzionale rimuove il D4 e il D5 in misura variabile (40-90%) per adsorbimento sui fanghi, ma una frazione raggiunge i corpi idrici recettori.

Per la loro elevata volatilità, una parte significativa dei silossani si trasferisce dal comparto acquoso al comparto atmosferico durante il trattamento, ma la quota residua in acqua è sufficiente a generare concentrazioni misurabili (decine-centinaia di ng/L) nei fiumi a valle dei depuratori urbani.

I silossani ciclici sono talvolta usati come indicatori chimici della "firma cosmetica" dei reflui urbani: la loro presenza in un corpo idrico è un indizio quasi specifico di scarico di reflui domestici.

Il D4 è sospettato interferente endocrino: studi su roditori hanno mostrato effetti su fertilità (riduzione del numero di follicoli ovarici, allungamento del ciclo estrale) e su sviluppo uterino. L'ECHA ha confermato lo status di PBT nel 2018 e il Comitato per la valutazione dei rischi (RAC) ha classificato il D4 come Reprotossico categoria 2.

Il D5 mostra evidenze più limitate di tossicità diretta, ma il bioaccumulo nei pesci (BCF > 7.000) e la persistenza ambientale ne fanno una sostanza di preoccupazione ecotossicologica. Le indagini su mammiferi top predator (foche, orche) hanno rilevato livelli misurabili nei tessuti adiposi.

Sul fronte umano, l'esposizione attraverso acqua potabile è ritenuta minore rispetto all'esposizione cutanea diretta da prodotti cosmetici e all'inalazione di vapori. Tuttavia il contributo non è trascurabile per popolazioni che usano acque di rete a valle di scarichi urbani concentrati.

Va dichiarato esplicitamente: ad oggi non esiste alcun limite vincolante per i silossani D4 e D5 nelle acque potabili in Italia, UE o secondo la WHO. La regolamentazione attuale agisce a monte, sui prodotti cosmetici, attraverso il Regolamento REACH.

Dal gennaio 2020 il Regolamento UE 2018/35 ha vietato l'immissione sul mercato di prodotti cosmetici wash-off (shampoo, balsami, gel doccia) contenenti D4 e D5 in concentrazione superiore allo 0,1% in peso. La misura è progressiva e mira a ridurre il carico ambientale.

L'analisi dei silossani D4 e D5 richiede grande attenzione nella prevenzione delle contaminazioni di laboratorio: i silossani sono ubiquitari (siliconi di tenuta, lubrificanti GC, prodotti cosmetici degli operatori) e il rischio di falsi positivi è alto. Vengono utilizzati guanti in nitrile, vials in vetro silanizzato, blank rigorosi e ambienti dedicati.

Il metodo di riferimento è la GC-MS con headspace o purge-and-trap, con quantificazione in modalità SIM (Selected Ion Monitoring). Il laboratorio 123Acqua applica un metodo interno validato GC-MS headspace che raggiunge un LOQ di 5 ng/L sia per D4 sia per D5.

Le tecnologie più efficaci per rimuovere D4 e D5 dalle acque sono basate sull'adsorbimento o sull'ossidazione:

I monitoraggi sui silossani in Italia sono sporadici e per lo più condotti in ambito di ricerca. Le concentrazioni più elevate sono state documentate a valle dei grandi depuratori urbani (Milano-Nosedo, Roma-Roma Sud, Torino-Castiglione) e in corpi idrici a stretto contatto con scarichi domestici densi: Lambro, Olona, Po nel tratto milanese-lodigiano, Tevere a valle di Roma, Arno a valle di Firenze.

Negli acquedotti che attingono da queste fonti superficiali la concentrazione in acqua di rete è in genere ridotta dal trattamento di potabilizzazione, ma può rimanere nell'ordine di pochi ng/L.

L'analisi quantitativa dei silossani in acqua potabile è oggi un servizio di ricerca o ambientale, non di routine sanitaria. È indicata per acquedotti che utilizzano acque superficiali a valle di scarichi urbani significativi o per studi specifici (firma cosmetica, valutazione di sorgenti). Per i privati, la soluzione di mitigazione domestica più efficace è un sistema di osmosi inversa o un filtro GAC ad alta capacità.

L'iter normativo segue due binari paralleli. Sul fronte cosmetico-industriale, la Commissione UE valuta l'estensione della restrizione REACH dai prodotti wash-off ai prodotti leave-on (creme idratanti, deodoranti) — una misura che potrebbe ridurre drasticamente il carico ambientale negli anni 2027-2030.

Sul fronte acque potabili, D4 e D5 sono candidati naturali per la prossima Watch list UE (2026-2028). Health Canada ha già aperto la strada con un valore provvisorio di 0,1 µg/L per il D4. È plausibile che entro il 2030 anche la UE definisca un valore guida.