Una nuova classe di materiali ibridi a basso costo e sostenibili potrebbe sostituire il carbone attivo come scelta preferita per ridurre le acque reflue e l'inquinamento atmosferico. Il materiale, descritto in Frontiere della chimica , è sintetizzato a buon mercato da rifiuti solidi e da un polimero naturalmente abbondante e può abbattere gli inquinanti nell'aria e nelle acque reflue con più successo del carbone attivo, l'attuale gold standard adsorbente.

"Questo documento mostra la semplice sintesi di un nuovo materiale ibrido poroso, ottenuti utilizzando materiali a basso costo e derivati, "dice l'autore principale, Dott.ssa Elza Bontempi dell'Università degli Studi di Brescia, Italia. "Il materiale è stato progettato sulla base della richiesta della Commissione Europea di sviluppare un soluzione materiale sostenibile e innovativa orientata al design in grado di ridurre la concentrazione di particolato nelle aree urbane."

Particolato:particelle solide e goccioline liquide presenti nell'aria ed emesse dalle centrali elettriche, industria, automobili e incendi, è onnipresente nelle città e persino nelle campagne. Inoltre, milioni di tonnellate di effluenti industriali vengono rilasciati nelle acque del mondo ogni anno. Sia il particolato che i coloranti organici sono altamente tossici per gli ecosistemi e per l'umanità.

Il carbone attivo è l'adsorbente più comune utilizzato per ridurre sia l'inquinamento atmosferico che quello delle acque reflue, ma è costoso da produrre e rigenerare. La sfida è stata quella di trovare un'alternativa economica.

Nel nuovo studio, ricercatori hanno combinato una materia prima naturalmente abbondante, alginato di sodio (un polisaccaride che può essere estratto da alghe e alghe) con un sottoprodotto industriale ad alto volume, fumo di silice (un sottoprodotto della lavorazione del ferrosilicio o della lega metallica di silicio) per produrre un adsorbente "verde" migliore del carbone attivo.

"L'articolo riporta risultati preliminari sulla capacità del nuovo materiale di catturare il particolato, " afferma il dott. Bontempi. "Può essere utilizzato anche per la bonifica delle acque reflue. In particolare, la sua capacità di sostituire il carbone attivo è dimostrata."

Il metodo di sintesi è semplice e facile da scalare. Sfruttando le proprietà gelificanti dell'alginato, i ricercatori lo hanno combinato con la decomposizione del bicarbonato di sodio alimentare (bicarbonato di sodio) per consolidare il materiale. I test sull'inquinamento delle acque reflue sono stati eseguiti utilizzando il colorante blu di metilene come inquinante modello. Il materiale ibrido ha assorbito e rimosso il colorante, anche ad alte concentrazioni, con un'efficienza del 94%.

Le analisi hanno rivelato che, rispetto al carbone attivo, la produzione del materiale ibrido ha consumato meno energia ("energia incorporata") lasciando un'impronta di carbonio molto più bassa. Il materiale ha anche dimostrato capacità incoraggianti per intrappolare il particolato dei fumi di scarico diesel.

Il materiale può essere applicato come rivestimento, utilizzato per spruzzare o spazzolare, e utilizzato per la stampa 3D. Ciò significa che potrebbe essere utilizzato per coprire le superfici esterne dell'edificio per rimuovere particolari materiali, nonché per progettare unità di filtrazione dell'acqua.

Questa versatilità è una nuova entusiasmante aggiunta al toolkit dell'umanità per ridurre l'inquinamento dell'aria e dell'acqua.