Quando gli ioni di mercurio (viola chiaro) in un liquido si avvicinano a un elettrodo di platino, sono attratti dalla superficie dell'elettrodo dove vengono ridotti a mercurio metallico. Sull'elettrodo, atomi di mercurio (viola scuro) e atomi di platino (grigio) si sviluppano in una lega molto forte, e il mercurio viene così rimosso dall'acqua. Credito:Björn Wickman e Adam Arvidsson/Chalmers University of Technology
L'acqua contaminata da mercurio e altri metalli pesanti tossici è una delle principali cause di danni ambientali e problemi di salute in tutto il mondo. Ora, ricercatori della Chalmers University of Technology, Svezia, presentare un modo totalmente nuovo per pulire l'acqua contaminata attraverso un processo elettrochimico. I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Comunicazioni sulla natura .
"I nostri risultati hanno davvero superato le aspettative che avevamo quando abbiamo iniziato con la tecnica, " dice il capo della ricerca Björn Wickman, dal Dipartimento di Fisica di Chalmers. "Il nostro nuovo metodo consente di ridurre il contenuto di mercurio in un liquido di oltre il 99 percento. Ciò può portare l'acqua entro i margini per un consumo umano sicuro".
Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), il mercurio è una delle sostanze più nocive per la salute umana. Può influenzare il sistema nervoso, lo sviluppo del cervello, e altro ancora. È particolarmente dannoso per i bambini e può essere trasmesso anche da madre a figlio durante la gravidanza. Per di più, il mercurio si diffonde molto facilmente attraverso la natura, e può entrare nella catena alimentare. Pesce d'acqua dolce, Per esempio, spesso contengono alti livelli di mercurio.
Negli ultimi due anni, Björn Wickman e Cristian Tunsu, ricercatore presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica di Chalmers, hanno studiato un processo elettrochimico per pulire il mercurio dall'acqua. Il loro metodo funziona estraendo gli ioni di metalli pesanti dall'acqua incoraggiandoli a formare una lega con un altro metallo.
"Oggi, pulire via il basso, eppure dannoso, livelli di mercurio da grandi quantità di acqua è una sfida importante. Le industrie hanno bisogno di metodi migliori per ridurre il rischio che il mercurio venga rilasciato in natura, " dice Björn Wickman.
Il loro nuovo metodo prevede una piastra metallica, un elettrodo, che lega ad essa specifici metalli pesanti. L'elettrodo è realizzato in metallo nobile platino, e attraverso un processo elettrochimico estrae il mercurio tossico dall'acqua per formare una lega dei due. In questo modo, l'acqua viene pulita dalla contaminazione da mercurio. La lega formata dai due metalli è molto stabile, quindi non c'è rischio che il mercurio rientri nell'acqua.
"Una lega di questo tipo è stata fatta prima, ma con uno scopo completamente diverso in mente. Questa è la prima volta che la tecnica con leghe elettrochimiche è stata utilizzata per scopi di decontaminazione, "dice Cristian Tunsu.
Un punto di forza della nuova tecnica di pulizia è che l'elettrodo ha una capacità molto elevata. Ogni atomo di platino può legarsi con quattro atomi di mercurio. Per di più, gli atomi di mercurio non si legano solo sulla superficie, ma anche penetrare più a fondo nel materiale, creando strati spessi. Ciò significa che l'elettrodo può essere utilizzato a lungo. Dopo l'uso, può essere svuotato in modo controllato. In tal modo, l'elettrodo può essere riciclato, e il mercurio smaltito in modo sicuro. Un ulteriore aspetto positivo di questo processo è che è molto efficiente dal punto di vista energetico.
"Un'altra cosa grandiosa della nostra tecnica è che è molto selettiva. Anche se ci possono essere molti diversi tipi di sostanze nell'acqua, rimuove solo il mercurio. Perciò, l'elettrodo non spreca capacità sottraendo inutilmente altre sostanze dall'acqua, " dice Björn Wickman.
I test di laboratorio hanno dimostrato che il nuovo metodo può rimuovere più del 99 per cento del mercurio da un liquido. Una piastra metallica, un elettrodo, estrae il mercurio legandosi ad esso. L'elettrodo è costituito dal metallo nobile platino, e attraverso un processo elettrochimico estrae il mercurio, in modo che si crei una lega dei metalli. In questo modo l'acqua viene pulita. La lega dei due metalli è molto stabile, il che significa che non c'è rischio che il mercurio rientri nell'acqua. Credito:Mia Halleröd Palmgren/Chalmers University of Technology
Si cerca il brevetto per il nuovo metodo, e per commercializzare la scoperta, è stata costituita la nuova società Atium. La nuova innovazione è già stata insignita di numerosi premi e riconoscimenti, sia in Svezia che a livello internazionale. La ricerca ei colleghi dell'azienda hanno avuto anche una forte risposta dall'industria.
"Abbiamo già avuto interazioni positive con una serie di parti interessate, che sono desiderosi di testare il metodo. Proprio adesso, stiamo lavorando a un prototipo che può essere testato fuori dal laboratorio in condizioni reali".
Usi potenziali per il nuovo metodo
La tecnica potrebbe essere utilizzata per ridurre la quantità di rifiuti e aumentare la purezza dei rifiuti e dell'acqua di processo nelle industrie chimiche e minerarie, e nella produzione di metalli. Può contribuire a una migliore pulizia ambientale dei luoghi con terreni e fonti d'acqua contaminati.
Può anche essere utilizzato per pulire l'acqua potabile in ambienti gravemente colpiti perché, grazie al suo basso consumo energetico, può essere alimentato totalmente da celle solari. Perciò, può essere sviluppato in una tecnologia di pulizia dell'acqua mobile e riutilizzabile.
Maggiori informazioni sui metalli pesanti nel nostro ambiente
I metalli pesanti nelle fonti d'acqua creano enormi problemi ambientali e influenzano la salute di milioni di persone in tutto il mondo. I metalli pesanti sono tossici per tutti gli organismi viventi nella catena alimentare. Secondo l'OMS, il mercurio è una delle sostanze più pericolose per la salute umana, influenzando il nostro sistema nervoso, sviluppo del cervello e altro ancora. La sostanza è particolarmente pericolosa per i bambini e i bambini non ancora nati.
Oggi esistono rigide normative riguardanti la gestione dei metalli pesanti tossici per ostacolarne la diffusione in natura. Ma ci sono molti posti nel mondo che sono già contaminati, e possono essere trasportati sotto la pioggia o in aria. Ciò si traduce in alcuni ambienti in cui i metalli pesanti possono diventare abbondanti, per esempio pesce in sorgenti d'acqua dolce.
Nelle industrie in cui vengono utilizzati metalli pesanti, c'è bisogno di migliori metodi di riciclaggio, pulizia e decontaminazione dell'acqua interessata.
