Chemicali eterne: passato, presente e futuro delle PFAS
- Le PFAS (sostanze per- e polifluoroalchiliche) sono conosciute come «chemicali eterne» per l’estrema stabilità e resistenza alla degradazione.
- Le chemicali eterne trovano molteplici applicazioni industriali grazie alle loro proprietà uniche, tra cui giacche impermeabili, padelle antiaderenti e rivestimenti per elettronica.
- La loro persistenza nell’ambiente, l’elevata emivita e l’accumulo nell’organismo umano sollevano preoccupazioni sugli impatti per la salute e l’ambiente.
- Le chemicali eterne sono state associate a interferenze con il sistema endocrino, soppressione della funzione immunitaria e altri effetti avversi sulla salute umana.
- L’amministrazione Biden sta adottando misure per affrontare la contaminazione da PFAS attraverso ricerca, regolamentazione e finanziamenti per la bonifica.
Secondo stime recenti, esistono fino a 350.000 sostanze chimiche e miscugli chimici attualmente in produzione commerciale con cui potremmo venire in contatto in vari modi. Queste sostanze sono presenti in tutto, dai mobili e dai tessuti alla cottura, ai cosmetici, all’elettronica. Mentre molte non presentano rischi significativi per persone, fauna o ecosistemi, alcune hanno raggiunto notorietà globale per la distruzione e il deterioramento ambientale che comportano.
In questo scenario, qual è il ruolo delle chemicali eterne?
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Cosa sono le chemicali eterne?
Occorre partire dalla loro denominazione tecnica: PFAS, acronimo di per- e polifluoroalchiliche.
Le PFAS costituiscono una vasta famiglia chimica che comprende oltre 9.000 sostanze altamente fluorizzate. L’elemento in comune è il legame tra atomi di carbonio e fluoro. Questo legame carbonio-fluoro rende le PFAS estremamente stabili sia dal punto di vista termico che chimico—il che significa che sono resistenti alle alte temperature e si degradano molto lentamente. Inoltre, sono altamente efficaci nel respingere acqua, grasso e macchie.
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Le PFAS nelle applicazioni domestiche comuni
Questa combinazione di proprietà uniche e vantaggiose ha permesso alle PFAS di entrare in un’ampia gamma di prodotti e applicazioni: giacche impermeabili, padelle antiaderenti, creme solari e rivestimenti per dispositivi elettronici. In sintesi, le PFAS sono invisibili ma onnipresenti nella nostra vita quotidiana. Sono nei vestiti che indossiamo, negli utensili con cui cuciniamo, nei cosmetici che applichiamo. Sebbene molte persone non ne siano consapevoli, queste sostanze sono strettamente legate all’utilità e alla comodità che caratterizzano la vita moderna e efficiente.
Perché le PFAS sono chiamate chemicali eterne
Molte delle proprietà distintive delle chemicali eterne sono positive per i prodotti che le includono, ma una di queste ha reso la situazione più complessa. L’incredibile stabilità conferita dal legame carbonio-fluoro—uno dei più forti al mondo—ha attribuito alle PFAS il soprannome di «chemicali eterne» in ambito mediatico e nel dibattito pubblico.
Il titolo è più che meritato.
Moltissime di queste chemicali eterne hanno un’emivita superiore a 1.000 anni nel suolo e oltre 40 anni in acqua. (Per emivita si intende il tempo necessario a dimezzare la concentrazione di una sostanza in un ambiente specifico.) Ancora più preoccupante è che occorrono circa quattro anni affinché il livello di PFAS si dimezzi nel corpo umano. A titolo di confronto, secondo le normative UE sulle sostanze chimiche, la soglia per definire una sostanza «altamente persistente» è di 180 giorni di emivita nel suolo e 60 giorni in acqua. La famiglia PFAS, quindi, dimostra una persistenza estrema in quasi ogni ambiente, inclusi gli organismi viventi.
Quanto ancora stanno cercando di chiarire scienziati e ricercatori riguarda proprio le implicazioni di tale persistenza senza precedenti. Cosa significa questa straordinaria resistenza alla degradazione per gli ecosistemi, la fauna e la salute di lungo termine delle persone?
La diffusione delle chemicali eterne in ogni ambito
Sebbene oggi esistano migliaia di PFAS, storicamente le più utilizzate sono l’acido perfluoroottanoico (PFOA) e il perfluoroottano sulfonato (PFOS).
Altre PFAS ampiamente diffuse includono PFNA, PFDA, PFOS e PFBS. PFOS e PFOA sono considerate «long-chain» perché composte da otto atomi di carbonio (una catena lunga), tutti o quasi legati al fluoro. Prima della sperimentazione condotta dai produttori chimici nel XX secolo, questo particolare legame molecolare era estremamente raro. Oggi, al contrario, è diffuso in ogni angolo del pianeta.
Nonostante l’attuale capillarità, l’esistenza delle PFAS risale a circa 75 anni fa. La prima PFAS, il politetrafluoroetilene, fu sintetizzata nel 1938 da DuPont presso l’Jackson Laboratory di Deepwater, New Jersey. Dopo altri otto anni di ricerca, DuPont introdusse questa sostanza creata dall’uomo sotto forma del celebre rivestimento antiaderente e resistente al calore noto come Teflon (PTFE). Nei primi anni ‘50, due ricercatori della 3M scoprirono accidentalmente una PFAS destinata a essere utilizzata nella produzione di Scotchgard, il trattamento antimacchia e idrorepellente per tessuti e tappeti.
Perché le chemicali eterne hanno avuto così successo
Dopo questi due prodotti, diventati marchi iconici e noti a livello mondiale, le PFAS si sono diffuse nell’industria manifatturiera. Intrigati dalle potenzialità dei fluorocarburi, le aziende iniziarono a integrarli in innumerevoli prodotti commerciali. La resistenza a calore, acqua, macchie e degradazione, infatti, permetteva di utilizzarli come rivestimenti per decine di prodotti essenziali: scarpe, abbigliamento, attrezzature per esterni, packaging alimentare, cosmetici.
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L’uso crescente di PFAS non si limitò ai soli prodotti di consumo. Negli anni ‘60, l’esercito statunitense, in collaborazione con 3M, introdusse le PFAS nelle schiume antincendio speciali AFFF (Aqueous Film-Forming Foam). Queste schiume, capaci di estinguere incendi di liquidi pericolosi e impedire la riaccensione, sono divenute elementi permanenti delle infrastrutture di emergenza di aeroporti, stazioni dei vigili del fuoco, basi militari e grandi depositi di carburante in tutto il mondo.
Come DuPont e 3M hanno favorita la produzione di massa delle chemicali eterne
Nei primi decenni dell’era delle chemicali eterne, la produzione era dominata da due aziende: 3M e DuPont. 3M, fondata nel 1902 come Minnesota Mining and Manufacturing Company, aprì un grande impianto di ricerca e produzione nel 1947 a Cottage Grove, in Minnesota. Qui vennero prodotte le PFAS utilizzate nel Teflon e, successivamente, le sostanze per Scotchgard. DuPont, invece, lanciò ufficialmente nel 1948 il suo stabilimento chimico Washington Works a Parkersburg, West Virginia. Per il resto del secolo (e oltre), qui furono prodotti molti degli articoli Teflon della società.
Nell’arco di poco più di tre decenni, le PFAS e le aziende coinvolte nella loro sintesi sono diventate parte integrante nel settore manifatturiero multinazionale, affermandosi lungo tutta la catena di approvvigionamento globale. Ma mentre questi composti rivoluzionari rendevano molti prodotti più resistenti e versatili—dotandoli di una sorta di invulnerabilità rispetto ai fattori normalmente causa di degrado—si diffondevano silenziosamente nell’aria, nell’acqua, nel suolo e persino nel corpo umano. E, vista la loro lunghissima emivita, questa infiltrazione graduale avrebbe avuto profonde ripercussioni ambientali e sanitarie per parecchie generazioni.
La percezione pubblica delle chemicali eterne agli esordi
Per gran parte del Novecento, durante l’affermarsi delle PFAS e quella che alcuni esperti definiscono il “Secolo Chimico”, la maggior parte dei consumatori non sospettava che le PFAS potessero essere tossiche o pericolose. Al contrario, venivano considerate progresso: un’innovazione scientifica in grado di migliorare direttamente la qualità della vita di milioni di persone in tutto il mondo. L’opinione pubblica, in generale, era positiva e priva di complicazioni. Dietro al successo di queste sostanze, però, si celava una realtà decisamente più oscura e complessa.
L’espansione della conoscenza sugli effetti delle chemicali eterne: esposizione diffusa
Già negli anni ‘70, singoli collaboratori di 3M avevano rilevato che le PFAS si accumulavano nel sangue umano. Gli stessi esperimenti su animali da laboratorio confermavano la loro tossicità. Sebbene l’Agenzia per la Protezione Ambientale (EPA) degli Stati Uniti sia stata istituita nel 1970, 3M e DuPont non condivisero per decenni questi risultati con la nuova agenzia. Ci vollero molti anni prima che la tossicità delle PFAS divenisse ampiamente nota e venissero imposti vincoli ai produttori.
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Due eventi nel 1999 portarono la situazione alla luce. Primo, in seguito a una rilevazione nazionale, la EPA individuò PFAS nei campioni di siero sanguigno del 98% della popolazione statunitense. Secondo, un allevatore di Parkersburg (WV) intentò una causa contro DuPont, accusando l’azienda di aver contaminato i terreni e causato la morte di numeri ingenti di bovini (fatti raccontati anche dal film Dark Waters del 2019). Il processo rivelò che DuPont aveva smaltito migliaia di tonnellate di PFAS in una discarica nelle vicinanze, avvelenando la falda idrica di circa 80.000 persone tra Ohio e West Virginia.
La nascita del PFOA Stewardship Program
Questi episodi portarono a una prima, graduale presa di coscienza. Dopo decenni senza conseguenze e profitti miliardari, DuPont e 3M furono chiamate a rispondere non solo davanti alla EPA, ma anche all’opinione pubblica. Nel 2000, 3M annunciò l’intenzione di interrompere la produzione di PFOA e PFOS, le chemicali eterne più diffuse. Le scoperte successive confermarono che 3M era a conoscenza degli effetti negativi delle PFAS e prevedeva ripercussioni ambientali e reputazionali imminenti. Negli anni seguenti, l’Agenzia per il controllo dell’inquinamento del Minnesota riscontrò contaminazioni di PFAS in siti di smaltimento di 3M e livelli elevati nelle popolazioni ittiche locali.
Nel 2006 la EPA negoziò l’accordo PFOA Stewardship Program con otto multinazionali chimiche, fra cui DuPont e 3M. L’intesa prevedeva l’eliminazione graduale della produzione di PFOA e altre long-chain PFAS entro il 2015. Uno studio pubblicato nel 2021 su Frontiers in Toxicology confermò i riscontri positivi: «l’eliminazione di questi composti», si legge, «ha determinato una riduzione della concentrazione ematica umana di PFOS e PFOA dal 2000 al 2015».
La risposta dell’industria: transizione verso le chemicali a catena corta
Il PFOA Stewardship Program non ha però segnato la fine delle PFAS. Ha invece avviato una transizione, in tutto il settore, dalle long-chain ai sostituti short-chain. Queste ultime si differenziano per la presenza di sei o meno atomi di carbonio (la cosiddetta “catena”), contro i sette o più delle long-chain.
DuPont, 3M e l’industria chimica hanno sostenuto con forza che le PFAS short-chain sono più sicure e meno tossiche. Tuttavia, recenti ricerche sollevano seri dubbi a riguardo. La realtà frustrante è che potrebbero volerci anni per comprendere appieno tutti gli effetti sanitari e ambientali delle PFAS short-chain; e, nel frattempo, i danni potrebbero già essersi diffusi.
PFAS: contaminazione sanitaria ed ecologica
La progressiva eliminazione delle long-chain PFAS come PFOA e PFOS è stata lineare; comprendere le conseguenze sanitarie, invece, è molto più complesso. Il punto di partenza è nella modalità d’esposizione: come le PFAS entrano e si accumulano nei corpi di persone e animali.
Migrazione ambientale delle PFAS: il caso dell'acqua potabile
Uno dei vettori d’esposizione più noti è l’acqua potabile contaminata. Il caso suscitò scalpore nel 1999, quando lo smaltimento di PFAS da parte di DuPont presso l’impianto Washington Works contaminò l’Ohio River e l’acqua potabile di decine di migliaia di persone. Studi successivi della EPA hanno rilevato concentrazioni di PFAS superiori ai livelli guida nelle risorse idriche pubbliche di milioni di americani. L’associazione Environmental Working Group pubblica una mappa aggiornata della contaminazione da PFAS che copre tutti i 50 stati e 19 milioni di persone.
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L’acqua inquinata è la narrazione più visibile, ma è nei prodotti di consumo—soprattutto alimentari—il vettore dominante: le PFAS, introdotte dagli anni ‘50, sono comuni nei packaging alimentari fast-food per le proprietà antigrazzo. Da qui migrano verso panini, hamburger, patatine e insalate. Nonostante le dichiarazioni di alcune catene di voler eliminare questi composti, gli studi continuano a rilevarli.
Infine, la capacità delle PFAS di migrare attraverso il suolo e le acque sotterranee ne determina una diffusione allarmante anche nei pesci d’acqua dolce. Uno studio EWG ha evidenziato che consumare una sola porzione di pesce d’acqua dolce equivale a bere un mese di acqua contaminata da PFAS.
Effetti delle chemicali eterne sulla salute umana
Queste sostanze si sono radicate per decenni nell’acqua, negli alimenti e persino nell’aria che respiriamo. Alla fine del secolo scorso, la quasi totalità degli americani aveva tracce di PFAS nel sangue. Restavano due domande: le PFAS sono dannose? E in che misura?
Un punto di riferimento è il C8 Health Project. Avviato dopo una class action contro DuPont per la contaminazione delle acque attorno a Washington Works, il progetto ha condotto uno studio epidemiologico su 70.000 persone. I risultati sono stati allarmanti: i partecipanti avevano livelli di PFAS cinque volte superiori alla media nota e sono stati riscontrati legami probabili tra esposizione a PFAS e sei patologie, tra cui tumore alla tiroide, ai testicoli e ai reni, oltre a ipertensione indotta dalla gravidanza.
Successivi studi hanno confermato che queste sostanze possono interferire col sistema endocrino, sopprimere la funzionalità immunitaria, danneggiare la salute riproduttiva e favorire ipercolesterolemia. L’insieme delle ricerche degli ultimi vent’anni documenta ormai in modo inequivocabile la pericolosità delle PFAS per la salute umana.
Impatto delle PFAS su ambiente e fauna
Gli studi sugli effetti delle chemicali eterne sulla fauna sono meno completi, ma hanno rilevato la presenza di PFAS in oltre 330 specie animali in tutto il mondo, tra cui mammiferi, uccelli, pesci, rettili. È stato dimostrato che le PFAS compromettono il sistema immunitario di delfini tursiopi e lontre marine, e alterano cervello, sistema riproduttivo e ormoni degli orsi polari.
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La capacità delle PFAS di infiltrarsi nelle falde, nei fiumi e poi negli oceani le rende particolarmente preoccupanti per gli ecosistemi marini. Sebbene i livelli più alti si registrino vicino agli impianti chimici, la persistenza e la mobilità delle PFAS le hanno portate fino alle aree più remote. Sono documentati impatti sulla salute riproduttiva e immunitaria di uccelli acquatici, molluschi e pesci; inoltre, le PFAS risultano particolarmente tossiche per invertebrati acquatici e alghe. Gli studi segnalano che elevate concentrazioni “diminuiscono la biomassa algale e causano tossicità cronica,” si legge in Seaside Sustainability. Le conseguenze ecologiche possono essere vaste, dato il ruolo centrale delle alghe negli ecosistemi marini; è probabile che quello che si conosce oggi rappresenti solo la superficie dei possibili danni arrecati dalle PFAS agli ambienti oceanici.
Lenta evoluzione della normativa sulle PFAS
Nonostante la loro presenza dagli anni ‘40, solo alla fine degli anni ‘90 la EPA ha iniziato a considerare le PFAS come potenziale minaccia per la salute pubblica. Nel 1999—dopo aver scoperto le PFAS nel sangue del 98% degli americani e nei casi di contaminazione idrica di DuPont—l’agenzia ha adottato un approccio più deciso.
Nel dicembre 2002 ha pubblicato una norma “Significant New Use Rule” (SNUR) che obbliga le aziende a notificare la produzione di 75 PFAS specifiche. Sebbene non equivalga a un divieto, la SNUR limita fortemente le condizioni di utilizzo. (Secondo la stessa EPA, la SNUR permette “il proseguimento solo di pochi usi specifici, altamente tecnici, per i quali non esistono alternative.”) Nei quindici anni successivi sono state introdotte ulteriori SNUR.
La tappa normativa più importante arriva nel 2006 con il lancio dello Stewardship Program, che avvia la transizione dalle long-chain PFAS alle short-chain. Nel 2016 viene pubblicato un Health Advisory su PFOS e PFOA nell’acqua potabile, fissando a 70 parti per trilione la soglia massima combinata di queste due PFAS: secondo l’agenzia, «fornisce un margine di protezione per tutta la vita da effetti avversi sulla salute». Questo avviso ha aumentato la consapevolezza e portato molti stati americani ad avviare controlli sulle proprie forniture idriche.
PFAS nel mondo: normativa internazionale
Mentre negli USA la regolamentazione delle PFAS è cresciuta progressivamente, anche la comunità internazionale si è focalizzata sui rischi delle chemicali eterne. Nel 2009, la Convenzione di Stoccolma—un trattato internazionale per la protezione dai cosiddetti “inquinanti organici persistenti” (POP)—ha inserito PFOS e PFOSF nel proprio elenco. Ciò vincola oltre 150 paesi a limitare o eliminare produzione e uso di tali sostanze. Dal 2022 sono stati aggiunti anche PFOA e PFHxS. Ulteriori organismi internazionali, come la European Chemicals Agency (ECHA), impongono restrizioni stringenti alla produzione e uso di PFAS specifiche.
Oggi: amministrazione Biden e chemicali eterne
Dal 2021, l’amministrazione Biden ha rafforzato le misure contro le PFAS. In ottobre, la EPA annunciava la PFAS Strategic Roadmap, approccio «whole-of-agency» che include ricerca su esposizione e tossicità, restrizioni all’immissione di nuove PFAS nell’ambiente e azioni di bonifica. Il piano incarica anche l’Office of Chemical Safety and Pollution Prevention di controllare che le PFAS ancora in uso non pongano nuovi rischi e di prevenire la ripresa della produzione di quelle cosiddette “legacy”.
PFAS short-chain: la verità
Con un ampio consenso ormai raggiunto sulla pericolosità delle long-chain, l’attenzione si è spostata sulle short-chain. L’industria chimica afferma da anni che le short-chain siano significativamente più sicure, ma CHEM Trust, ONG britannica per la sensibilizzazione sui rischi delle sostanze chimiche, esprime dubbi. Secondo un paper del 2019, «l’industria sostiene che le alternative PFAS siano ‘più sicure’, ma spesso mancano dati ambientali e tossicologici su queste nuove PFAS».
Nei pochi anni intercorsi, sono però emerse nuove evidenze di rilievo. Due studi della FDA pubblicati nel 2020 hanno analizzato il composto short-chain 6:2 FTOH: il primo ha scoperto che si accumula in fegato, tessuto adiposo e sangue dei ratti per oltre un anno; il secondo mette in dubbio la narrazione dell’industria sulla sicurezza di tale sostanza. Insieme, questi risultati hanno rilanciato il dibattito sull’opportunità di rafforzare la regolamentazione delle PFAS di nuova generazione.
Come rimuovere le chemicali eterne dalla catena di approvvigionamento
Alla luce delle evidenze crescenti sui rischi associati alle PFAS, molte aziende adottano posizioni più rigorose e responsabili. A partire dal 2020, ChemSec (ONG per la transizione verso alternative più sicure) ha avviato il «corporate PFAS movement», a cui sono associate oltre 50 società fra cui H&M, Lacoste, New Balance, Ralph Lauren, promuovendo una regolamentazione forte e il phase-out graduale dalla catena di approvvigionamento globale.
Nel 2022 ChemSec ha raccolto l’appello di cinquanta investitori istituzionali, con asset collettivi superiori a 11.000 miliardi di dollari, per richiedere ai produttori chimici lo stop alla produzione di PFAS. L’impatto è stato immediato: dopo meno di un mese, 3M ha annunciato il progressivo abbandono delle PFAS nel proprio portafoglio prodotti entro la fine del 2025 citando l’evoluzione del contesto normativo, di mercato e degli investitori. Una decisione destinata ad avere grandi ripercussioni su tutti i produttori internazionali di PFAS. L’esempio di un grande player globale potrebbe accelerare anche per altri lo stop definitivo.
Rimuovere le chemicali eterne dall’ambiente: la portata del problema
Nonostante la crescente consapevolezza dei rischi, le PFAS sono ancora «nel sangue di praticamente ogni persona sul pianeta,» come afferma l’avvocato ambientalista Rob Bilott, senza contare la diffusione negli ecosistemi naturali. Una delle sfide più grandi per comunità, governi e organizzazioni no profit è la bonifica e la riduzione dei danni ambientali da chemicali eterne.
I metodi disponibili per la bonifica PFAS sono pochi e in genere solo moderatamente efficaci. Il più noto è la filtrazione a carboni attivi granulari (GAC). Il GAC, ricavato da materiali organici ricchi di carbonio come carbone, legno e gusci di cocco, adsorbe le PFAS dall’acqua o dal suolo. Secondo la EPA, il GAC è molto efficace nella rimozione delle PFAS long-chain, meno con quelle short-chain.
Nell’ambito delle azioni contro le PFAS, a febbraio l’amministrazione Biden ha stanziato 2 miliardi di dollari per supportare stati e territori nella gestione della contaminazione idrica. Tuttavia, la scala della contaminazione suggerisce che tali risorse potrebbero non essere sufficienti. Ad esempio, una recente analisi della Minnesota Pollution Control Agency stima che la bonifica dalle PFAS delle acque reflue potrebbe costare tra i 14 e i 28 miliardi di dollari solo nello stato del Minnesota. Sebbene casi come quello di Minnesota (dove si trova lo stabilimento 3M) non siano rappresentativi dell’intero paese, i numeri attestano comunque l’entità del fenomeno.
Chemicali eterne nelle basi militari
Ulteriore fattore di complessità sono le centinaia di basi militari USA che, dopo decenni di utilizzo delle schiume AFFF, presentano oggi livelli di PFAS estremamente elevati nelle risorse idriche locali. Una analisi EWG ha stimato oltre 30 miliardi di dollari per rimuovere le PFAS da 50 di questi siti; le risorse messe a disposizione dal Dipartimento della Difesa sono comunque insufficienti rispetto alle necessità.
Questi esempi illustrano che il governo USA sta rafforzando le misure per eliminare le chemicali eterne dall’ambiente e dalle infrastrutture. Tuttavia, il livello di contaminazione—unito ai costi elevati delle tecniche come il GAC—rende la bonifica una sfida di dimensioni enormi.
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Sostituire le PFAS nella catena di approvvigionamento
Considerata l’utilità poliedrica delle PFAS e la loro diffusione trasversale in più settori negli ultimi 60 anni, la loro sostituzione sarà estremamente complessa. Come sottolinea uno studio del 2015 alla ricerca di alternative funzionali, «trovare sostituti che eguaglino funzioni e prestazioni delle PFASs si è rivelato difficile.» A complicare la transizione c’è il fatto che l’industria ha scelto scorciatoie sotto forma di short-chain PFAS, che potrebbero essere solo marginalmente meno dannose delle precedenti: tentativi che rischiano di prolungare i problemi piuttosto che risolverli. Senza svolte radicali nella chimica industriale, questa situazione rischia di protrarre i tempi del passaggio a soluzioni più sicure.
Un’evoluzione promettente è rappresentata dalle valutazioni alternative chimiche (CAA), spesso svolte da agenzie statali, che identificano alternative alle PFAS in specifici beni di consumo. Nel 2021, ad esempio, lo Stato di Washington ha condotto una CAA che ha portato a vietare a livello statale quattro tipi di packaging alimentare. Questi studi supportano aziende e cittadini nella ricerca sistematica di alternative chimiche e non chimiche utilizzabili nella produzione industriale.
Nel breve termine, la CAA rappresenta uno strumento utile per accompagnare le imprese verso la riduzione delle PFAS senza compromettere la competitività. Nel medio e lungo periodo, tuttavia, occorreranno interventi più restrittivi. Per avviare concretamente il recupero dagli effetti di decenni di contaminazione, è necessario che le autorità regolatorie nazionali e internazionali adottino e attuino un divieto sostanziale e permanente su ciascuna generazione e iterazione di queste chemicali eterne, tanto pericolose quanto longeve.