L'inquinamento causato dalla plastica è un problema ambientale urgente e i ricercatori del Martin-Gatton College of Agriculture, Food and Environment dell'Università del Kentucky sono in prima linea con una soluzione innovativa.
Il Dipartimento di biosistemi e ingegneria agraria (BAE) dell'università ha collaborato con il Dipartimento di ingegneria chimica e dei materiali del Regno Unito per affrontare le minuscole particelle di plastica, spesso invisibili, che si trovano ora negli oceani del mondo.
La loro ricerca, pubblicata su Scientific Reports , è incentrato su una soluzione intrigante:utilizzare solventi eutettici profondi naturali (NADES) per catturare e rimuovere queste particelle in miniatura dall'acqua.
"La sfida delle micro e nanoplastiche nel nostro ambiente ha recentemente guadagnato molta attenzione", ha affermato il professore associato della BAE Jian Shi. "Queste minuscole particelle, spesso invisibili a occhio nudo, sono i resti di pezzi di plastica più grandi distrutti dalla luce solare e dallo stress fisico. Le loro dimensioni li rendono notoriamente difficili da rimuovere utilizzando metodi convenzionali come la centrifugazione o la filtrazione, che sono inefficienti o troppo costosi ."
La plastica è un materiale durevole ed economico, il che la rende un elemento fondamentale nella vita quotidiana. Tuttavia, la sua forza è anche il suo degrado ambientale.
La plastica non si decompone facilmente, creando enormi cumuli di rifiuti. Con il passare del tempo, queste plastiche si rompono in frammenti più piccoli. Le più piccole, le nanoplastiche, sono così piccole che non possono essere viste senza un microscopio. Le loro dimensioni li rendono un pericolo significativo, poiché possono essere ingeriti dalla vita marina ed entrare nella catena alimentare umana.
"Pensate al NADES come a una sorta di 'magnete' che attrae e trattiene specificamente questi piccoli pezzi di plastica", ha affermato Czarena Crofcheck, professoressa della BAE e coautrice dello studio. "Fondamentalmente, i NADES si mescolano con l'acqua e si "attaccano" alla plastica, tirandola fuori dall'acqua."
Le molecole del NADES possono formare legami con le molecole della plastica, un po' come funziona il Velcro:un lato si attacca all'altro. Questa proprietà rende NADES particolarmente efficace nell'afferrare e trattenere queste particelle di plastica.
I NADES sono unici anche perché efficaci e rispettosi dell'ambiente. Sono realizzati con materiali naturali, il che significa che non aggiungono ulteriori sostanze inquinanti all'ambiente ripulendo quelli esistenti.
"Il nostro approccio introduce il concetto di solventi eutettici profondi, che sono unici nella loro composizione e comportamento", ha affermato Shi. "Derivati da fonti naturali come piante e noci di cocco, questi solventi si trasformano da solidi a liquidi quando miscelati, creando un mezzo efficace per estrarre queste minuscole particelle di plastica dall'acqua."
I ricercatori si sono concentrati sul polietilene tereftalato (PET) come quello presente nelle bottiglie di plastica, sul polistirene (PS) utilizzato per materiali come le arachidi da imballaggio e sull'acido polilattico (PLA) utilizzato per pellicole di plastica e contenitori per alimenti. Utilizzando simulazioni al computer, hanno potuto vedere come funzionano queste interazioni su scala minuscola.
I loro esperimenti hanno rivelato che alcuni NADES sono particolarmente bravi nell’estrarre questi tipi di plastica dall’acqua. Questa scoperta è stata fondamentale perché offre un approccio mirato alla rimozione della plastica.
La ricerca presenta un modo nuovo ed efficace per pulire le acque dalle micro e nanoplastiche. Inoltre, fornisce un percorso per riciclare queste plastiche, con conseguenti notevoli benefici ambientali.
"Immaginiamo di poter ridurre il nostro impatto ambientale complessivo", ha affermato Crofcheck. "Con il contributo dell'ingegneria chimica per le simulazioni molecolari, siamo stati in grado di approfondire la nostra comprensione del motivo per cui questi solventi sono più efficaci nell'estrarre la plastica dall'acqua. Questa comprensione teorica è fondamentale per far avanzare le applicazioni pratiche e la ricerca futura."
Sebbene la ricerca sia ancora in fase di sviluppo, il team è ottimista riguardo alle sue potenziali applicazioni.
"Il nostro prossimo passo è testare questi solventi su scala più ampia e in varie condizioni ambientali", ha affermato Shi. "Crediamo che il NADES potrebbe rappresentare un punto di svolta nella nostra lotta contro l'inquinamento da plastica."
Ulteriori informazioni: Jameson R. Hunter et al, Estrazione verde mediata da solventi di particelle micro e nanoplastiche dall'acqua, Rapporti scientifici (2023). DOI:10.1038/s41598-023-37490-6
Informazioni sul giornale: Rapporti scientifici
Fornito dall'Università del Kentucky
