I filtri PFAS disponibili per i rifiuti industriali sono generalmente realizzati in carbone attivo. Dato che questo è relativamente costoso, i ricercatori sono alla ricerca di materiali filtranti alternativi per le cosiddette "tossine eterne", i cui residui pericolosi si degradano solo molto lentamente nell'ambiente.
Un team della TU Bergakademie Freiberg propone ora come possibile filtro PFAS un'argilla composta da bentonite modificata con sostanze organiche. La ricerca è pubblicata nell'ultimo numero della rivista Chemie Ingenieur Technik .
Nei test di laboratorio, il team guidato dal professore di chimica Martin Bertau ha ottenuto con l'innovativo materiale una prestazione di filtraggio fino al 95% di acido perfluoroeptanoico (PFHpA). PFHpA è un importante rappresentante dei PFAS e viene spesso rilevato nelle analisi ambientali. "Le cosiddette organoargille sono note per il loro buon effetto filtrante. Ora abbiamo studiato la modifica del materiale con l'aiuto di additivi organici specializzati nel 'catturare' i PFAS", spiega Bertau.
In laboratorio i chimici possono inserire additivi organici tra gli strati di argilla spaccati, come in una pila di carte. "I componenti organici fuoriescono dai componenti dell'argilla in modo tale che gli atomi di carbonio possono interagire con il PFAS", spiega Paul Scapan, che sta studiando i filtri di argilla per la sua tesi di dottorato. "Questi atomi di carbonio hanno la capacità di afferrare le molecole PFAS e legarle." L'argilla organica con il PFAS legato può quindi essere incenerita ad una temperatura di almeno 1.200 gradi, distruggendo completamente gli inquinanti.
Scapan sta ora studiando quali molecole facilmente biodegradabili possano svolgere al meglio la funzione di presa per i vari PFAS. Se gli additivi sono rispettosi dell'ambiente, il filtro in argilla incenerita può essere completamente riutilizzato. "Il materiale è adatto per l'ulteriore trasformazione in geopolimeri come alternativa ecologica al cemento, ad esempio", afferma Bertau.
Con i diversi additivi l'effetto filtrante delle innovative organoargille può essere adattato in modo specifico a numerosi composti alchilici perfluorurati e polifluorurati. "Rispetto ai filtri in carbone attivo attualmente disponibili sul mercato, le organoargille costerebbero circa un decimo del costo in termini di prestazioni di eliminazione dei PFAS, secondo il nostro attuale stato di conoscenza", afferma Scapan.
PFAS sta per sostanze alchiliche per- e polifluorurate. Nei composti organici prodotti industrialmente, gli atomi di idrogeno sono sostituiti da atomi di fluoro. Questo li rende estremamente resistenti. Più di 10.000 sostanze chimiche solide, liquide e gassose sono PFAS, alcune delle quali cancerogene e dannose per la salute. Vengono utilizzati, ad esempio, negli spray impregnanti, nell'abbigliamento funzionale, nei prodotti medici e nei rivestimenti antiaderenti.
Residui pericolosi di PFAS vengono rilevati nell'ambiente di tutto il mondo e si accumulano nell'acqua, nel suolo, nelle piante e negli animali. I PFAS possono essere trovati anche nelle regioni polari e nel sangue dei bambini. Anche con la futura messa al bando dei PFAS nell’UE, queste sostanze sono già state rilasciate nell’ambiente e si degradano solo molto lentamente. Un divieto su tutti i PFAS è attualmente in discussione ed è attualmente in fase di elaborazione da parte dell'Agenzia europea per le sostanze chimiche (ECHA).
Ulteriori informazioni: Paul Scapan et al, Organo-Pillared-Clay:sintesi, caratterizzazione e applicazioni per il trattamento di sostanze perfluoroalchiliche, Chemie Ingenieur Technik (2023). DOI:10.1002/cite.202300097
Fornito dalla Technische Universität Bergakademie Freiberg
