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Il platino ha stabilito un nuovo "standard d'oro" in gioielleria e ora sta per migliorare la qualità della tua acqua.
Poiché il trattamento delle acque reflue per il riutilizzo di acqua potabile e potabile diventa un'opzione più praticabile e popolare per affrontare la carenza d'acqua, la domanda su quali sottoprodotti dannosi potrebbero formarsi nel trattamento e come affrontarli incombe. È noto che un gruppo di queste sostanze chimiche, le aldeidi, persiste ostinatamente durante il trattamento. Tossiche per l'uomo, le aldeidi saranno in cima all'elenco dei sottoprodotti regolamentati nelle imminenti normative sul riutilizzo, ritengono i ricercatori dell'USC, e richiedono la rimozione di una metodologia sostenibile dalla nostra acqua potabile.
Nella ricerca pubblicata su Scienze e tecnologie ambientali , i ricercatori della USC Viterbi School of Engineering introducono il platino per aiutare a pulire anche le tossine più ostinate dalle acque reflue. Il platino, lo stesso metallo utilizzato nei convertitori catalitici per ripulire gli inquinanti atmosferici negli scarichi delle auto, può fungere da catalizzatore, ha affermato Dan McCurry, assistente professore di ingegneria civile e ambientale, accelerando l'ossidazione per trasformare le aldeidi un tempo tossiche in acidi carbossilici innocui.
Quando le acque reflue vengono riciclate, ha detto McCurry, l'acqua risultante è "molto pura, ma non pura al 100%. C'è ancora una piccola quantità di carbonio organico rilevabile e questi atomi di carbonio potrebbero essere attaccati a molecole molto tossiche o completamente innocenti". Questo ha lasciato perplessi le persone per anni, ha affermato, in particolare perché il carbonio è in grado di superare così tanti strati di trattamento e barriere.
Uno studio condotto dal ricercatore della UC Berkeley David Sedlak ha rivelato che "da un terzo alla metà" di queste molecole sono presenti sotto forma di aldeidi, ha detto McCurry. Le aldeidi sono composti chimici caratterizzati da un atomo di carbonio che condivide un doppio legame con un atomo di ossigeno, un legame singolo con un atomo di idrogeno e un legame singolo con un altro atomo o gruppo di atomi. Sono anche generalmente tossici per l'uomo, il che significa che il loro consumo a lungo termine potrebbe causare una varietà di malattie croniche e pericolose per la vita come il cancro.
L'ossidazione catalitica degli inquinanti organici nell'acqua, senza l'elettrochimica, l'aggiunta di sostanze chimiche ossidanti che accettano gli elettroni o la fotochimica, non è stata finora dimostrata in modo sostenibile, ha affermato McCurry. Fino ad ora.
Una soluzione per un problema imminente
McCurry ha ricordato di aver appreso degli ossidanti usati per sintetizzare le molecole in un corso di chimica organica che ha seguito mentre era uno studente laureato alla Stanford University. "Il TA stava esaminando un elenco di ossidanti utilizzati dai chimici sintetici e catalizzatori di platino ha attirato la mia attenzione. Non solo è uno dei pochi ossidanti non tossici, ma può utilizzare l'ossigeno nell'acqua per catalizzare una reazione abioticamente ( senza l'uso di microbi)."
"È stato davvero eccitante per me", ha detto McCurry, "perché è sempre stato frustrante nel trattamento dell'acqua che l'acqua sia piena di ossigeno, ma in realtà non fa nulla".
Ci sono circa otto milligrammi per litro di ossigeno disciolto nell'acqua, ha detto McCurry. Sebbene sia un potente ossidante dal punto di vista termodinamico, ha detto McCurry, la reazione è lenta. Con il platino, il processo accelera. Per un po', McCurry e il suo team di ricercatori hanno utilizzato il platino per ossidare diversi prodotti farmaceutici a scopo di sperimentazione.
"Sapevamo di poter ossidare alcune cose, ma non avevamo in mente una chiara applicazione per questo catalizzatore", ha detto McCurry. Alla fine, la loro speranza era di trovare un'applicazione di grande impatto per il loro lavoro. Alla fine, dopo un anno di esperimenti, l'idea gli è venuta mentre tornava a casa in bicicletta dal campus di Stanford. "E se potessimo usare il platino nel trattamento delle acque per ossidare i contaminanti?" Egli ha detto. "Accadrebbe essenzialmente gratuitamente e, poiché l'ossigeno è già nell'acqua, è il più vicino possibile a un'ossidazione priva di sostanze chimiche".
McCurry riconosce che il platino è costoso, ma osserva anche che il costo, come per il convertitore catalitico di un'auto, è relativo. "La tua auto probabilmente contiene tra uno e 10 grammi di platino. La quantità non è banale. Se è abbastanza economico da montare una Honda Civic, probabilmente è abbastanza economico da installare un impianto di trattamento delle acque", ha detto McCurry.
La svolta, ha detto McCurry, non è così rilevante per la maggior parte degli impianti di riutilizzo dell'acqua esistenti, poiché molti di loro favoriscono il "riutilizzo indiretto dei potabili". È qui che, dopo che tutti i processi di trattamento e riciclaggio dell'acqua sono stati completati, l'acqua viene pompata nuovamente nel terreno, quindi essenzialmente stanno creando nuova acqua sotterranea. "Una volta che sono nel terreno, è probabile che qualche microbo mangerà le aldeidi e l'acqua verrà pulita in questo modo", ha detto.
"Ma sempre più persone parlano di riutilizzo potabile diretto", ha detto, "dove si parla di un circuito idrico chiuso in cui l'acqua va dall'impianto di trattamento delle acque reflue all'impianto di riutilizzo e quindi a un impianto di acqua potabile o direttamente in il sistema di distribuzione nelle case e nelle aziende."
In questi casi, le aldeidi potrebbero potenzialmente raggiungere i consumatori, ha affermato McCurry. Sebbene attualmente non siano regolamentati, McCurry sospetta che la presenza di aldeidi nelle acque reflue riciclate attirerà presto l'attenzione della regolamentazione. "Questo è il problema per il quale non ci rendevamo conto di avere una soluzione, ma ora sappiamo che questo catalizzatore, che stavamo usando per ossidare farmaci casuali per divertimento, funziona alla grande sull'ossidazione delle aldeidi e consentirebbe il riutilizzo diretto dell'acqua potabile per soddisfare le future linee guida normative e standard di sicurezza", ha affermato.
Il team ha condotto un esperimento preliminare utilizzando platino in reattori batch su pochi galloni d'acqua. Gli esperimenti hanno avuto successo, ma McCurry afferma che affinché ciò prenda piede a livello di produzione di massa, sarebbero necessarie ulteriori ricerche per quanto tempo il catalizzatore rimane attivo. Il team sta esaminando anche come rigenerare potenzialmente il catalizzatore. McCurry afferma che sarà anche importante testare il sistema con acqua più sporca, che può intasare il catalizzatore e renderlo meno efficace.
Il processo, per il quale il team ha un brevetto in attesa di brevetto, sembrerà più sostenibile rispetto a metodi alternativi che potrebbero richiedere l'introduzione di sostanze chimiche ed energia aggiuntive, ha affermato McCurry. + Esplora ulteriormente
