I microinquinanti contaminano l'acqua in tutto il mondo. Tra questi ci sono gli ormoni steroidei che non possono essere eliminati in modo efficiente con i processi convenzionali. I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno ora sviluppato un innovativo sistema di filtrazione che combina una membrana polimerica con carbone attivo. Poiché la dimensione delle particelle di carbonio è molto piccola, è possibile raggiungere il valore di riferimento di 1 nanogrammo di estradiolo, l'estrogeno fisiologicamente più efficace, per litro di acqua potabile proposto dalla Commissione europea. Il metodo migliorato è riportato in Ricerca sull'acqua .

Fornire alle persone acqua pulita è una delle più grandi sfide del 21° secolo in tutto il mondo. Spesso, l'acqua potabile è contaminata da microinquinanti. Tra questi ci sono gli ormoni steroidei che vengono utilizzati come sostanze mediche e contraccettivi. La loro concentrazione in un litro d'acqua, in cui vengono immesse le acque reflue trattate, possono essere solo pochi nanogrammi, ma questa piccola quantità può già danneggiare la salute umana e influenzare l'ambiente. A causa della bassa concentrazione e delle piccole dimensioni delle molecole, gli ormoni steroidei non solo sono difficili da rilevare, ma anche difficile da rimuovere. Le tecnologie convenzionali di trattamento delle acque reflue non sono sufficienti.

Professoressa Andrea Iris Schäfer, il capo dell'Istituto per la tecnologia delle membrane avanzate (IAMT) del KIT e il suo team hanno ora sviluppato un metodo innovativo per l'eliminazione rapida ed efficiente dal punto di vista energetico degli ormoni steroidei dalle acque reflue. La loro tecnologia combina una membrana polimerica con carbone attivo. "Primo, l'acqua viene pressata attraverso una membrana semipermeabile che elimina le impurità più grandi e i microrganismi, "Spiega Schäfer. "Allora, l'acqua scorre attraverso lo strato di particelle di carbonio dietro, che legano le molecole ormonali."

All'IAMT, i ricercatori hanno ulteriormente sviluppato e migliorato questo processo insieme al produttore di filtri Blücher GmbH, Erkrath. Colleghi dell'Institute of Functional Interfaces (IFG) di KIT, Istituto per i materiali applicati (IAM), e la Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF) ha sostenuto questo ulteriore sviluppo caratterizzando il materiale. Questo è riportato dagli scienziati in Ricerca sull'acqua . "La nostra tecnologia permette di raggiungere il valore di riferimento di 1 nanogrammo di estradiolo per litro di acqua potabile proposto dalla Commissione Europea, "dice il professore di Ingegneria dei processi delle acque.

La dimensione delle particelle e la concentrazione di ossigeno sono importanti

Gli scienziati hanno studiato i processi nello strato di carbone attivo in modo più dettagliato e hanno utilizzato particelle di carbonio modificate (carbone attivo sferico a base di polimeri - PBSAC). "Tutto dipende dal diametro delle particelle di carbonio, Spiega Matteo Tagliavini di IAMT. È il primo autore della pubblicazione. “Più piccolo è il diametro delle particelle, più grande è la superficie esterna dello strato di carbone attivo disponibile per l'adsorbimento di molecole ormonali."

In uno strato di carbone attivo di 2 mm di spessore, i ricercatori hanno ridotto il diametro delle particelle da 640 a 80 µm e sono riusciti ad eliminare il 96% dell'estradiolo contenuto nell'acqua. Aumentando la concentrazione di ossigeno nel carbone attivo, la cinetica di adsorbimento è stata ulteriormente migliorata ed è stata ottenuta un'efficienza di separazione dell'estradiolo superiore al 99%.

"Il metodo consente un'elevata portata d'acqua a bassa pressione, è efficiente dal punto di vista energetico, e separa molte molecole senza produrre sottoprodotti nocivi. Può essere utilizzato in modo flessibile in sistemi di dimensioni variabili, dal rubinetto agli impianti industriali, " dice Schäfer.