Gli scienziati della Tomsk Polytechnic University hanno proposto un metodo per creare un assorbente per la rimozione dell'insetticida imidacloprid dall'acqua. Il sorbente appartiene a strutture metallo-organiche, una classe di materiali non convenzionali. I chimici del TPU hanno sviluppato una tale struttura su polietilene tereftalato (PET), un materiale utilizzato per produrre normali bottiglie di plastica. Il metodo è abbastanza semplice e consente di convertire i materiali usati in un prodotto utile. I risultati della ricerca sono pubblicati in Materiali applicati oggi .

Le strutture metallo-organiche sono sostanze con una struttura tridimensionale, dove cluster o ioni metallici sono collegati da ligandi organici. Il risultato è un materiale poroso con le proprietà sia dei metalli che dei composti organici.

"A causa della loro struttura porosa e di una serie di altre proprietà, le strutture metallo-organiche hanno un alto potenziale come assorbenti. Siamo particolarmente interessati al problema dell'assorbimento degli insetticidi. Gli insetticidi sono ampiamente utilizzati nell'agricoltura moderna e si accumulano nel suolo e nell'acqua.

Abbiamo proposto un nuovo metodo per sintetizzare una struttura metallo-organica denominata UiO-66 con ioni di zirconio. Il materiale di partenza è ciò che ci interessa prima di tutto, "Pavel Postnikov, il supervisore della ricerca e professore associato della TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, dice.

I ricercatori hanno sperimentato con l'imidacloprid. Questo è uno degli insetticidi più diffusi utilizzati in agricoltura, anche contro i coleotteri della patata del Colorado.

"L'imidacloprid si accumula nei corpi idrici naturali che penetrano dal suolo. Secondo i ricercatori canadesi, imidacloprid è stato rilevato nelle acque di tutto il mondo a concentrazioni comprese tra 0,001 e 320 microgrammi per litro. UiO-66 è solitamente derivato ad alte temperature e pressioni utilizzando acido tereftalico commerciale. Però, abbiamo usato PET costituito da glicole etilenico con acido tereftalico. Questo acido è un materiale strutturale per i linker organici nelle strutture e il materiale delle bottiglie di plastica lo contiene già, "Oleg Semënov, uno degli autori dell'articolo e Junior Research Fellow presso la TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, spiega.

Per creare un quadro, i chimici tagliarono la plastica in piccoli quadrati e li distrussero parzialmente in una soluzione acida. Quindi, alla soluzione sono stati aggiunti sali di zirconio.

"L'acido tereftalico viene parzialmente rilasciato dal PET formando piccoli "ancore" sulla superficie dei pezzi di plastica mentre una parte dell'acido rimane nella soluzione. Gli ioni di zirconio si attaccano agli "ancore" e quindi, si verifica il processo di autoassemblaggio inerente alle strutture metallo-organiche e si traduce ulteriormente in una struttura formata sulla superficie plastica. Questa struttura è sensibile all'imidacloprid e grazie alla sua porosità e proprietà fisico-chimiche, attira le molecole di insetticida rimuovendole dall'acqua, "dice il ricercatore.

"Durante gli esperimenti, abbiamo fatto passare la soluzione insetticida attraverso il assorbente. L'efficace purificazione dell'acqua ha richiesto 15 grammi di assorbente per 1 litro, che è un ottimo indicatore. Oltretutto, il sorbente può essere riutilizzato più volte. Abbiamo raggiunto fino a cinque cicli durante i nostri esperimenti. Però, ci aspettiamo che il sorbente mantenga le sue proprietà molto più a lungo, "dice lo scienziato.

Nella pratica futura, questo assorbente può essere utilizzato nei sistemi di filtrazione, ad esempio, presso le imprese agricole.

"Il nostro assorbente ha anche un vantaggio in più. Di solito, le strutture metallo-organiche sono simili a polvere. Soffocano i filtri in modo che i sistemi di filtrazione debbano essere progettati tenendo conto di questa caratteristica. Le particelle del nostro assorbente sono più grandi e non soffocano un filtro.

Inoltre, a causa di particelle più grandi, la portata del sorbente è maggiore e i liquidi penetrano più facilmente. Secondo i nostri calcoli, in questo caso il passaggio dell'acqua richiede una pressione cento volte inferiore rispetto alle polveri. In definitiva, è importante per lo sviluppo tecnologico e l'uso di questo assorbente in un vero processo tecnologico, " aggiunge Oleg Semyonov.

Gli scienziati stanno attualmente conducendo esperimenti utilizzando altre strutture metallo-organiche derivate dal PET.