Molti impianti di trattamento delle acque reflue non rimuovono completamente le sostanze chimiche dalle acque reflue. Credito:Immagine simbolo:Shutterstock
I microcontaminanti gravano notevolmente sui nostri corsi d'acqua, ma rimuoverli dalle acque reflue richiede notevoli risorse tecniche. Ora, I ricercatori dell'ETH hanno sviluppato un approccio che consente la rimozione efficiente di queste sostanze problematiche.
Nella nostra quotidianità, tutti usiamo una moltitudine di sostanze chimiche, compresi i cosmetici, farmaci, Pillole contraccettive, fertilizzanti e detersivi per piante, che contribuiscono a semplificarci la vita. Però, l'uso di tali prodotti ha un effetto negativo sull'ambiente, perché molti di loro non possono essere completamente rimossi dalle acque reflue negli odierni impianti di trattamento delle acque. In quanto microinquinanti, alla fine finiscono nell'ambiente, dove gravano sulla fauna e sulla flora dei nostri corsi d'acqua.
Nell'ambito di una revisione della legge sulla protezione delle acque, il parlamento ha quindi deciso nel 2014 di dotare entro il 2040 di un'ulteriore fase di depurazione degli impianti di trattamento delle acque selezionati al fine di rimuovere i microcontaminanti. Sebbene il finanziamento per questo sia stato in linea di principio assicurato, il progetto rappresenta una sfida per gli operatori dell'impianto perché è possibile rimuovere le sostanze critiche solo utilizzando procedure complesse, che sono tipicamente a base di ozono, carbone attivo o luce.
Le nanoparticelle aiutano la degradazione
Ora, i ricercatori dell'Istituto di robotica e sistemi intelligenti dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato un approccio elegante che potrebbe consentire di rimuovere più facilmente queste sostanze. Utilizzando nanoparticelle multiferroiche, sono riusciti a indurre la decomposizione di residui chimici nell'acqua contaminata. Qui, le nanoparticelle non sono direttamente coinvolte nella reazione chimica ma agiscono piuttosto da catalizzatore, accelerare la conversione delle sostanze in composti innocui.
"Nanoparticelle come queste sono già utilizzate come catalizzatore nelle reazioni chimiche in numerosi settori dell'industria, " spiega Salvador Pané, che ha svolto un ruolo chiave nel portare avanti questa ricerca nella sua qualità di Senior Scientist. "Ora, siamo riusciti a dimostrare che possono essere utili anche per la depurazione delle acque reflue".
Sulla base dell'esempio di vari pigmenti organici, come quelli utilizzati nell'industria tessile, i ricercatori sono in grado di dimostrare l'efficacia del loro approccio. Immagine lasciata prima del trattamento, subito dopo il trattamento. Credito:ETH Zurigo / Fajer Mushtaq
Una riduzione dell'80%
Per i loro esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato soluzioni acquose contenenti tracce di cinque farmaci comuni. Gli esperimenti hanno confermato che le nanoparticelle possono ridurre la concentrazione di queste sostanze nell'acqua di almeno l'80%. Fajer Mushtaq, un dottorando del gruppo, sottolinea l'importanza di questi risultati:"Queste sostanze includevano anche due composti che non possono essere rimossi con il metodo convenzionale a base di ozono".
"Sorprendentemente, siamo in grado di sintonizzare con precisione l'uscita catalitica delle nanoparticelle utilizzando campi magnetici, " spiega Xiangzhong Chen, un postdoc che ha anche partecipato al progetto. Le particelle hanno un nucleo di ferrite di cobalto circondato da un guscio di ferrite di bismuto. Se viene applicato un campo magnetico alternato esterno, alcune regioni della superficie delle particelle adottano cariche elettriche positive, mentre altri si caricano negativamente. Queste cariche portano alla formazione di specie reattive dell'ossigeno nell'acqua, che scompongono gli inquinanti organici in composti innocui. Le nanoparticelle magnetiche possono quindi essere facilmente rimosse dall'acqua utilizzando il campo magnetico, dice Chen.
Risposte positive dall'industria
I ricercatori ritengono che il nuovo approccio sia promettente, citando la sua attuazione tecnica più semplice rispetto a quella del trattamento delle acque reflue a base di ozono, Per esempio. "L'industria delle acque reflue è molto interessata ai nostri risultati, "dice Panè.
Però, ci vorrà del tempo prima che il metodo possa essere applicato nella pratica, poiché finora è stato studiato solo in laboratorio. Ad ogni modo, Mushtaq afferma che è già stata data l'approvazione per un progetto BRIDGE finanziato congiuntamente dal Fondo nazionale svizzero per la scienza e da Innosuisse al fine di supportare il trasferimento del metodo nelle applicazioni pratiche. Inoltre, sono già in atto piani per costituire una società spin-off, in cui i ricercatori intendono sviluppare la loro idea fino alla maturità del mercato.
