Uno studio pubblicato sul Chemical Engineering Journal descrive una strategia per produrre un materiale a base di ossido di zinco (ZnO) in grado di degradare la sertralina, un antidepressivo che è stato rilevato, come altri farmaci, nelle acque sotterranee di tutto il mondo ed è considerato un inquinante emergente. Questo tipo di sostanza ha determinate proprietà fisico-chimiche che ne impediscono la rimozione mediante metodi convenzionali di trattamento delle acque reflue.
La ricerca è stata condotta in Brasile da scienziati del Centro per lo sviluppo di materiali funzionali (CDMF), della Corporazione brasiliana di ricerca agricola (EMBRAPA), dell'Università federale di Alfenas (UNIFIL) e dell'Università federale di Paraíba (UFPB).
La strategia descritta nell'articolo prevedeva la progettazione sperimentale e la sintesi solvotermica assistita da microonde (MASS) nella produzione di fotocatalizzatori 3D ZnO gerarchici in grado di degradare la sertralina con un livello di efficienza elevato in soli dieci minuti.
I ricercatori hanno utilizzato l'analisi delle componenti principali (PCA), finora poco utilizzata nella sintesi dei materiali, per correlare le proprietà fisico-chimiche e fotocatalitiche dei materiali con le condizioni sintetiche studiate. I risultati hanno mostrato che gli strumenti chemiometrici producono risultati eccellenti nello studio di sistemi sintetici che generano grandi quantità di dati sperimentali.
Sono stati identificati i campioni con il maggior potenziale di bonifica ambientale. L’attività fotocatalitica di 3D ZnO ha degradato in modo efficiente un colorante organico e l’inquinante emergente sertralina nell’acqua naturale. I risultati hanno confermato che lo ZnO 3D ha assorbito l'energia luminosa (ultravioletti A e C) per promuovere un'efficiente fotoossidazione dell'acqua, producendo specie ossidanti che degradano i contaminanti organici.
Le prestazioni di degradazione sono rimaste elevate fino a cinque cicli di applicazione, conservando la struttura cristallina, la morfologia e altre proprietà, mentre i test di fitotossicità hanno dimostrato che i sottoprodotti formati nel processo di degradazione della sertralina non erano tossici per gli organismi testati, confermando la sicurezza del fotocatalizzatore per le acque reflue trattamento.
I risultati dello studio sono stati competitivi con altri materiali riportati in letteratura, dimostrando che i materiali ottenuti in condizioni sintetiche vantaggiose offrono un vero percorso per lo sviluppo di nuove tecnologie per il risanamento ambientale degli inquinanti emergenti nell'acqua naturale.
Secondo Ailton Moreira, ricercatore del CDMF e corrispondente autore dell'articolo, lo smaltimento improprio dei prodotti farmaceutici sta causando una contaminazione diffusa, ha aggiunto, sottolineando l'attuale rilevanza dell'argomento alla luce dei rischi per la salute umana e l'ambiente.
La scelta della sertralina è stata significativa, ha spiegato, perché il numero di studi che coinvolgono l'applicazione della fotocatalisi eterogenea per la degradazione della sertralina è molto limitato e la revisione della letteratura da parte dei ricercatori non ne ha trovato nessuno sull'uso di ZnO per questo scopo.
I prossimi passi includono l’analisi delle prestazioni del fotocatalizzatore in sistemi reali di trattamento delle acque reflue per vedere se scompone la sertralina e altri inquinanti emergenti individualmente o in miscele più complesse come le acque reflue ospedaliere o domestiche trattate da impianti di trattamento delle acque reflue. Questi e altri ricercatori intendono concentrarsi su un impianto di trattamento a Gavião Peixoto, nello stato di San Paolo.
Ulteriori informazioni: Thalles E.M. Silva et al, Struttura gerarchica di 3D ZnO progettato sperimentalmente per ottenere prestazioni elevate nella fotocatalisi della sertralina nelle acque naturali, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.146235
Informazioni sul giornale: Giornale di ingegneria chimica
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