I flussi di rifiuti dell'industria e dell'agricoltura potrebbero essere utilizzati per la produzione di carbone che può fungere da adsorbente economico per la purificazione dell'acqua. Nella sua tesi alla Scuola di Dottorato Industriale, Mirva Niinipuu dimostra che la capacità dei materiali di carbonio di separare l'inquinamento idrico organico era generalmente bassa, ma che hanno un potenziale di miglioramento. Venerdì ha difeso la sua tesi all'Università di Umeå, 24 maggio.

Al fine di preservare le nostre risorse idriche e prevenire la diffusione dell'inquinamento ambientale, dobbiamo avere accesso a una depurazione efficiente dell'acqua. L'adsorbimento con carbone attivo è una tecnica comune di purificazione dell'acqua, ma l'alto costo del carbone attivo convenzionale limita l'uso di questa tecnologia.

Allo stesso tempo, viene generato un gran numero di flussi di rifiuti, ad esempio dall'industria alimentare, agricoltura, e processi industriali, che attualmente non vengono utilizzati in modo ottimale. Oltre a generare adsorbenti per la purificazione dell'acqua, la produzione di carbone da questi residui aiuterebbe anche a ridurre i costi di gestione e smaltimento dei rifiuti. Ciò sarebbe vantaggioso sia dal punto di vista economico che ambientale.

Lo scopo della tesi di dottorato di Mirva Niinipuu, che è stato svolto presso la Industrial Doctoral School dell'Università di Umeå, era studiare la capacità dei residui carbonizzati di separare gli inquinanti organici e inorganici pericolosi per l'ambiente dall'acqua industriale.

I materiali che ha studiato erano carbone di pomodoro e scarti di frantoio, lolla di riso, letame di cavallo, fanghi comunali delle acque reflue, e fanghi biologici e fanghi di fibre provenienti dall'industria della cellulosa e della carta. Ha valutato gli effetti della temperatura di carbonizzazione e il tipo di materiale di partenza sulle proprietà superficiali dei carboni generati e la loro capacità di separare gli inquinanti dell'acqua, chiarendo così quali proprietà superficiali sono importanti per l'adsorbimento. Inoltre, ha studiato varie attivazioni chimiche di materiali carboniosi al fine di migliorare la loro funzione come adsorbenti per la purificazione dell'acqua.

"I risultati hanno mostrato che la capacità dei materiali di carbonio di separare gli inquinanti organici dell'acqua era generalmente bassa, che può essere dovuto alla superficie limitata di questi materiali. D'altra parte, la separazione dei metalli avveniva ad un livello simile a quello del carbone attivo commerciale. L'attivazione chimica del carbonio residuo ha mostrato un notevole miglioramento nella separazione sia dei metalli che degli inquinanti organici, "dice Mirva Niinipuu, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Chimica e la Scuola di dottorato industriale presso l'Università di Umeå.

La temperatura di carbonizzazione ha influenzato la funzionalità superficiale dei materiali di carbonio in modo tale che l'alta temperatura ha ridotto la presenza di gruppi funzionali contenenti ossigeno sulla superficie. Questi sono i gruppi chimici che contribuiscono alla separazione della maggior parte degli inquinanti studiati.

L'attivazione chimica ha migliorato la separazione di tutti gli inquinanti studiati, e l'effetto più pronunciato è stato osservato per gli inquinanti organici. I carboni attivi sono riusciti a separare completamente il fluconazolo e il trimetoprim dal percolato di discarica, e anche il livello di separazione era elevato (50-96 percento) per rame e zinco.

I risultati hanno anche mostrato che diversi inquinanti possono interagire in modi diversi con le superfici adsorbenti, e che questo è controllato da proprietà quali porosità, funzionalità contenenti ossigeno, idrofobicità e minerali. È stato inoltre valutato il ruolo della matrice acquosa, ei risultati hanno mostrato inaspettatamente una separazione più efficiente da una matrice acquosa complessa.

"Ulteriori studi dovrebbero concentrarsi su un'ampia gamma di inquinanti con rilevanza ambientale nei sistemi di adsorbimento in cui viene preso in considerazione un numero di componenti e che includono matrici idriche complesse".