Gli ingegneri chimici della Rice University hanno migliorato il loro progetto per un catalizzatore alimentato dalla luce che abbatte rapidamente il PFOA, uno degli inquinanti "chimici per sempre" più problematici al mondo.

Michael Wong e i suoi studenti hanno fatto la sorprendente scoperta nel 2020 che il nitruro di boro, una polvere disponibile in commercio comunemente usata nei cosmetici, potrebbe distruggere il 99% del PFOA, o acido perfluoroottanoico, nei campioni d'acqua in poche ore quando è stato esposto ai raggi ultravioletti luce con una lunghezza d'onda di 254 nanometri.

"È stato fantastico perché il PFOA è un inquinante sempre più problematico che è davvero difficile da distruggere", ha affermato Wong, corrispondente autore di uno studio sul catalizzatore riprogettato nel Chemical Engineering Journal . "Ma era anche tutt'altro che ideale perché il nitruro di boro è stato attivato dai raggi UV a onde corte e l'atmosfera filtra quasi tutti i raggi UV a onde corte dalla luce solare. Volevamo spingere il più possibile la capacità del nitruro di boro di accedere all'energia da altre lunghezze d'onda della luce solare."

L'UV a onda lunga, o UV-A, ha lunghezze d'onda che vanno da circa 315-400 nanometri. È ciò che provoca abbronzatura e scottature, ed è abbondante alla luce del sole che raggiunge la Terra. Il nitruro di boro è un semiconduttore e non viene attivato dagli UV-A. Il biossido di titanio, un ingrediente comune nelle creme solari, è un semiconduttore che viene attivato dai raggi UV-A ed è stato anche dimostrato che catalizza la degradazione del PFOA, anche se molto lentamente, se esposto ai raggi UV-A.

Così Wong e gli autori co-responsabili dello studio Bo Wang, Lijie Duan e Kimberly Heck hanno deciso di creare un composito di nitruro di boro e biossido di titanio che sposasse le migliori caratteristiche dei singoli catalizzatori. Nel loro nuovo studio, hanno mostrato che i compositi alimentati con UV-A hanno distrutto il PFOA circa 15 volte più velocemente dei semplici fotocatalizzatori di biossido di titanio.

Analizzando le misurazioni della risposta della fotocorrente e altri dati, il team di Wong ha appreso come il suo composito semiconduttore ha raccolto l'energia UV-A per rompere le molecole di PFOA nell'acqua. In esperimenti all'aperto utilizzando bottiglie d'acqua di plastica alla luce del sole naturale, hanno scoperto che i compositi nitruro di boro e biossido di titanio possono degradare circa il 99% del PFOA nell'acqua deionizzata in meno di tre ore. In acqua salata, il processo ha richiesto circa nove ore.

Prove crescenti suggeriscono che il PFOA è dannoso per la salute umana. Alcuni stati degli Stati Uniti hanno fissato limiti alla contaminazione da PFOA nell'acqua potabile e nel marzo 2021 l'Agenzia per la protezione ambientale ha annunciato l'intenzione di sviluppare standard federali.

La crescente pressione normativa per definire gli standard del PFOA ha portato gli impianti di trattamento delle acque alla ricerca di modi nuovi ed economici per rimuovere il PFOA dall'acqua, ha affermato Wong.

Il PFOA è uno dei PFAS (sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche) più diffusi, una famiglia di composti sviluppati nel XX secolo per realizzare rivestimenti per indumenti impermeabili, imballaggi alimentari e altri prodotti. I PFAS sono stati soprannominati per sempre sostanze chimiche perché non si degradano facilmente e tendono a rimanere nell'ambiente. Wong ha affermato che il suo team sta valutando quanto bene funziona il suo fotocatalizzatore composito per abbattere altri PFAS.

Ha affermato che le tecnologie del nitruro di boro e del catalizzatore composito hanno già attirato l'attenzione di diversi partner industriali nel Centro di ricerca per l'ingegneria dei nanosistemi con sede nel riso per il trattamento delle acque abilitato alle nanotecnologie (NEWT), finanziato dalla National Science Foundation per sviluppare l'acqua off-grid sistemi di trattamento. + Esplora ulteriormente

Il nitruro di boro distrugge le sostanze chimiche "per sempre" PFOA, GenX