L'utilizzo di nastri in nanofibra appositamente creati consente alla luce solare di far decadere i coloranti in modo sicuro, a buon mercato e facilmente.

Dall'assistenza sanitaria al fracking e oltre, la capacità di pulire le acque reflue è vitale in molti campi. Un team di ricercatori della Texas Tech University che lavorano nei tessuti avanzati ha trovato un nuovo modo per rimuovere gli inquinanti tossici dei coloranti dalle acque reflue, e il loro approccio è più sicuro, più economico e più facile rispetto ai metodi tradizionali. I loro risultati sono descritti nel prossimo articolo di copertina della rivista online Particle &Particle Systems Characterization.

Quando i tessuti sono tinti, una delle fasi finali è il processo di lavaggio, che aiuta sia a fissare la tintura nel tessuto sia a rimuovere la tintura in eccesso. Il problema, però, è che dopo il processo di tintura, l'acqua è contaminata da coloranti e pigmenti sintetici avanzati, fino a 200, 000 tonnellate ogni anno, da alcune stime. La maggior parte dei coloranti persiste nell'ambiente a causa dell'inefficienza, processi di trattamento delle acque reflue convenzionali non rispettosi dell'ambiente e il fatto che i coloranti sono progettati per resistere alla luce, temperatura e detersivi, proprio le cose che potrebbero essere usate per pulirli.

In precedenza, il processo di decadimento del colorante ha utilizzato prevalentemente raggi ultravioletti (UV). In collaborazione con ricercatori dei dipartimenti di ingegneria chimica e ingegneria meccanica, Seshadri Ramkumar, un professore del Texas Tech Department of Environmental Toxicology, e il dottorando Lihua Lou hanno trovato un modo per far decadere il colorante filtrando l'acqua attraverso speciali nastri di nanofibre ed esponendola alla luce visibile, un processo chiamato "fotodegradazione".

Ramkumar afferma che ci sono diversi motivi per cui l'utilizzo della luce visibile è superiore all'utilizzo dei raggi UV.

"È verde, rinnovabile e rispettosa dell'ambiente, " ha detto Ramkumar. "Utilizzare la luce visibile per la fotodegradazione non è dannoso, ed è conveniente e facile da usare. Rende la rimozione del colore nell'industria economica."

il laboratorio di Ramkumar, il Laboratorio dei Non Tessuti e dei Materiali Avanzati, specializzata in tessuti tecnici. Per questo studio, Lou ha aggiunto nanoparticelle in una soluzione polimerica, che è stato poi elettrofilato in nanofibre. Quando i nastri compositi di nanoparticelle/nanofibre sono stati immersi in acqua contenente un colorante rossastro chiamato rodamina B (RhB), avvenuta una reazione chimica.

I ricercatori hanno scoperto che l'80% di RhB è stato degradato entro sei ore, e il restante 20% si è degradato lentamente, scomparendo completamente dopo 49 giorni.

"La ricerca si è concentrata sulla rimozione dei coloranti tossici perché è una sfida persistente per l'industria tessile, " ha osservato Ramkumar.

La rimozione dei composti di colore è uno dei compiti più difficili affrontati dagli impianti di trattamento delle acque reflue perché i coloranti e i pigmenti non si biodegradano facilmente. È anche uno dei compiti più importanti a causa della minaccia che questi coloranti possono rappresentare per l'ecosistema umano.

"Alcuni coloranti sono altamente mutageni e tossici, " Lou ha spiegato. "RhB è un composto chimico altamente solubile in acqua e un colorante ampiamente utilizzato nei tessuti. Però, le acque reflue con RhB possono causare irritazioni alla pelle, occhi e vie respiratorie di esseri umani e animali. Inoltre, diversi problemi di salute, come la neurotossicità, cancerogenicità, tossicità riproduttiva e tossicità dello sviluppo, sorgono a causa delle acque reflue della FR".

Sulla base del loro successo con FR, il prossimo passo del team è provare lo stesso metodo con altri tipi di coloranti sintetici e naturali, compreso l'arancio metile, blu di metilene e blu reattivo 19.

Questi risultati sono importanti per diversi motivi. Oltre al successo del nastro di nanoparticelle/nanofibre nel rimuovere il colorante usando la luce visibile, c'è la sua capacità di farlo senza molta contaminazione secondaria.

"La nostra ricerca è multidisciplinare e affronta un problema importante per il settore tessile globale, " ha detto Ramkumar. "Dopo aver terminato il processo di fotodegradazione, il composito può essere facilmente rimosso dall'acqua senza lasciare molti residui dannosi."

Il supporto per questa ricerca è stato fornito dalla Texas Tech Graduate School e dall'American Association of Textile Chemists and Colorists.