Nei primi test affiancati di una mezza dozzina di catalizzatori a base di palladio e ferro per ripulire il cancerogeno TCE, Gli scienziati della Rice University hanno scoperto che il palladio distrugge il TCE molto più velocemente del ferro, fino a un miliardo di volte più veloce in alcuni casi.

I risultati appariranno in un nuovo studio nel numero di agosto della rivista Catalisi applicata B:ambientale.

TCE, o tricloroetilene, è uno sgrassante chimico e un solvente ampiamente utilizzato che ha trovato la sua strada nelle acque sotterranee di tutto il mondo. La molecola TCE, che contiene due atomi di carbonio e tre atomi di cloro, è molto stabile. Questa stabilità è un vantaggio per gli utenti industriali, ma è una rovina per gli ingegneri ambientali.

"È difficile rompere quei legami tra cloro e carbonio, " ha detto l'autore dello studio Michael Wong, professore di ingegneria chimica e biomolecolare e di chimica alla Rice. "Rompere alcuni dei legami, invece di rompere tutti i legami carbonio-cloro, è un grosso problema con alcuni metodi di trattamento TCE. Come mai? Perché produci sottoprodotti più pericolosi del TCE, come il cloruro di vinile.

"Gli approcci popolari sono, così, quelli che non rompono questi legami. Anziché, le persone usano lo strippaggio dell'aria o l'assorbimento del carbonio per rimuovere fisicamente il TCE dalle acque sotterranee contaminate, " Ha detto Wong. "Questi metodi sono facili da implementare ma sono costosi nel lungo periodo. Così, la riduzione dei costi di pulizia dell'acqua stimola l'interesse per metodi nuovi e forse più economici".

Negli Stati Uniti., TCE si trova in più della metà dei siti di rifiuti contaminati nell'elenco delle priorità nazionali Superfund dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente. Solo nelle basi militari statunitensi, il Pentagono ha stimato che il costo della rimozione del TCE dalle acque sotterranee sia superiore a $ 5 miliardi.

Nella ricerca di nuovi materiali in grado di scomporre il TCE in componenti non tossici, i ricercatori hanno riscontrato successo con ferro puro e palladio puro. Nel primo caso, il metallo degrada il TCE poiché si corrode in acqua, sebbene a volte si formi cloruro di vinile. Nel secondo caso, il metallo funge da catalizzatore; non reagisce con il TCE stesso, ma stimola reazioni che rompono i fastidiosi legami carbonio-cloro. Poiché il ferro è notevolmente più economico del palladio e più facile da lavorare, è già utilizzato sul campo. Palladio, d'altra parte, è ancora limitato alle prove sul campo.

Wong ha guidato lo sviluppo di un approccio catalizzatore di nanoparticelle di oro-palladio per la bonifica del TCE nel 2005. Ha scoperto che era difficile confrontare con precisione la nuova tecnologia con altri schemi di bonifica a base di ferro e palladio perché non erano stati pubblicati test affiancati .

"La gente sapeva che il ferro era più lento del palladio e del palladio-oro, ma nessuno sapeva quantitativamente quanto più lento, " Egli ha detto.

Nel nuovo studio, un team che include Wong e l'autore principale Shujing Li, un ex Visiting Scholar della Rice dell'Università di Nankai, Cina, ha eseguito una serie di test su varie formulazioni di catalizzatori di ferro e palladio. I sei includevano due tipi di nanoparticelle di ferro, due tipi di nanoparticelle di palladio - inclusa la particella di palladio-oro di Wong - e forme in polvere di ferro e ossido di palladio-alluminio.

I ricercatori hanno preparato una soluzione di acqua contaminata con TCE e hanno testato ciascuno dei sei catalizzatori per vedere quanto tempo hanno impiegato per abbattere il 90% del TCE nella soluzione. Ciò ha richiesto meno di 15 minuti per ciascuno dei catalizzatori di palladio e più di 25 ore per le due nanoparticelle di ferro. Per la polvere di ferro, ci sono voluti più di 10 giorni.

"Sapevamo da studi precedenti che il palladio era più veloce, ma penso che tutti siano rimasti un po' sorpresi nel vedere quanto più veloce in questi test affiancati, " disse Li.

Wong ha affermato che i nuovi risultati dovrebbero essere utili a coloro che stanno cercando di confrontare i costi della conduzione di test su larga scala sulla bonifica catalitica del TCE.