L'elemento cromo, pur avendo varie applicazioni, ha una cattiva reputazione. Questo perché l'esposizione ai composti del cromo porta a un rischio più elevato di cancro alle vie respiratorie e altri effetti dannosi sulla salute umana. Per aggiungere a questo problema, il cromo è anche uno dei principali responsabili dell'inquinamento idrico a causa della sua presenza nei rifiuti industriali.

C'è, però, un rivestimento d'argento. Come hanno osservato i chimici, la tossicità del cromo dipende dal suo stato di valenza (uno stato che è dettato dal numero di elettroni nel guscio esterno di un atomo). Dei due stati stabili che presenta il cromo, cromo esavalente o Cr(VI) e cromo trivalente Cr(III), il primo è più tossico e solubile. Così, la contaminazione da cromo può essere mitigata semplicemente convertendo Cr(VI) in Cr(III) attraverso un processo chiamato riduzione. Sfortunatamente, la maggior parte degli approcci coinvolti nella riduzione del Cr(VI) a Cr(III) sono costosi e pericolosi o richiedono un elevato fabbisogno energetico.

A tal fine, i ricercatori si sono concentrati sullo sviluppo di fotocatalizzatori, materiali che possono favorire la riduzione delle sostanze nocive in presenza di luce. Il trucco è sviluppare una tale reazione usando l'acqua come solvente (al contrario dei solventi organici usati in precedenza), tali da poter essere direttamente utilizzati per il trattamento delle acque reflue.

Un team di ricercatori, guidato dal Prof Takashiro Akitsu della Tokyo University of Science, lo ha fatto con successo, in un recente studio pubblicato su Nuovo giornale di chimica . Il team includeva anche Yoshito Miyagawa, Tomoyuki Haraguchi (Università delle Scienze di Tokyo, Giappone), Arshak Tsatsuryan (Università di Torino, Italia, e Università Federale Meridionale, Russia), e Igor Shcherbakov (Università Federale del Sud, Russia). Il professor Akitsu spiega, "Nel nostro studio, abbiamo sviluppato un metodo per ridurre il Cr(VI) tramite irraggiamento luminoso. Lo abbiamo quindi applicato a un solvente acquoso per facilitarne l'applicazione".

Nel loro studio, il team ha sintetizzato complessi di rame (Cu(II)) da una gamma di composti organici. Attraverso ulteriori analisi, hanno confermato che questi complessi, insieme a un fotocatalizzatore chiamato ossido di titanio (TiO ₂ ), sono coinvolti in una reazione fotochimica che porta alla riduzione del Cr(VI) sia nel metanolo che nell'acqua. Nello specifico, il gruppo ha studiato come l'attività fotocatalitica del complesso Cu(II) nel metanolo dipendesse dalla lunghezza d'onda della luce incidente, mentre quello del complesso Cu(II) con TiO ₂ in soluzione acquosa dipendeva dal pH della soluzione.

I risultati hanno rivelato che, da una parte, la velocità di riduzione del Cr(VI) nella reazione fotochimica Cu(II)-metanolo è massima per la luce visibile nell'intervallo di lunghezze d'onda 460-495 nm. D'altra parte, Riduzione del Cr(VI) del Cu(II)-TiO ₂ sistema sotto luce UV è risultato dipendere dal livello di pH della soluzione acquosa, esibendo elevate efficienze di riduzione per soluzioni acide con valori di pH <6. Ulteriori esperimenti elettrochimici hanno mostrato che i fotocatalizzatori erano riutilizzabili, indicando la loro potenziale applicabilità nella regolamentazione ambientale.

Lo studio promette bene per lo sviluppo di una nuova procedura di trattamento delle acque reflue che sia sia conveniente che efficiente. Come dice il professor Akitsu, "Questo è il primo studio che mostra la riduzione del tossico Cr(VI) nel relativamente innocuo Cr(III) in un solvente acquoso, che ha implicazioni dirette nella riduzione della contaminazione dell'acqua."

Con una tale tecnologia in atto, possiamo certamente sperare di invertire gli effetti negativi dei rifiuti industriali sui corpi idrici.