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Da qualche anno il grano esausto, il residuo di cereali dei birrifici, viene riutilizzato nell'alimentazione animale. Questo materiale potrebbe essere utilizzato anche nella nanotecnologia. Il team del professor Federico Rosei presso l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) ha dimostrato che i rifiuti dei microbirrifici possono essere utilizzati come fonte di carbonio per sintetizzare punti quantici. Il lavoro, svolto in collaborazione con Claudiane Ouellet-Plamondon dell'École de technologie supérieure (ÉTS), è stato pubblicato sulla rivista della Royal Society of Chemistry RSC Advances .
Spesso considerati "atomi artificiali", i punti quantici sono usati nella trasmissione della luce. Con una gamma di interessanti proprietà fisico-chimiche, questo tipo di nanotecnologia è stato utilizzato con successo come sensore in biomedicina o come LED nei display di prossima generazione. Ma c'è uno svantaggio. Gli attuali punti quantici sono prodotti con metalli pesanti e tossici come il cadmio. Il carbonio è un'alternativa interessante, sia per la sua biocompatibilità che per la sua accessibilità.
Un approccio eco-responsabile
La scelta degli scarti del birrificio come materiale di partenza è venuta da Daniele Benetti, borsista post-dottorato presso l'INRS, e Aurel Thibaut Nkeumaleu, studente del master presso ÉTS che ha condotto il lavoro. Fondamentalmente, volevano condurre vari esperimenti utilizzando materiali accessibili. È così che gli scienziati sono venuti a collaborare con i Brasseurs de Montréal per ottenere i loro residui di cereali.
"L'uso del grano esausto evidenzia sia un approccio eco-responsabile alla gestione dei rifiuti sia una materia prima alternativa per la sintesi di punti quantici di carbonio, dal punto di vista dell'economia circolare", afferma il professor Rosei.
Il vantaggio dell'utilizzo dei rifiuti di fabbrica di birra come fonte di punti quantici di carbonio è che sono naturalmente arricchiti con azoto e fosforo. Ciò evita la necessità di prodotti chimici puri.
"Questa ricerca è stata molto divertente, illuminando ciò che possiamo fare con i sottoprodotti della birra", afferma Claudiane Ouellet-Plamondon, Canada Research Chair in Sustainable Multifunzionale Construction Materials presso ÉTS. "Inoltre, ÉTS si trova sul sito dell'ex birrificio Dow, uno dei principali birrifici del Quebec fino agli anni '60. Quindi c'è un legame storico e culturale con questo lavoro."
Un metodo accessibile
Oltre a utilizzare materiale a base biologica, il team di ricerca ha voluto dimostrare che era possibile produrre punti quantici di carbonio con mezzi comuni. Gli scienziati hanno utilizzato un forno a microonde domestico per carbonizzare il grano esaurito, ottenendo una polvere nera. Quindi è stato mescolato con acqua distillata e rimesso nel forno a microonde. Un passaggio nella centrifuga e una filtrazione avanzata hanno permesso di ottenere i punti quantici. Il loro prodotto finito è stato in grado di rilevare e quantificare i metalli pesanti, nonché altri contaminanti che influiscono sulla qualità dell'acqua, sull'ambiente e sulla salute.
I prossimi passi saranno la caratterizzazione di questi punti quantici di carbonio dai rifiuti del birrificio, oltre la prova del concetto. Il team di ricerca è convinto che questa nanotecnologia abbia il potenziale per diventare sofisticati sensori di rilevamento per varie soluzioni acquose, anche nelle cellule viventi. + Esplora ulteriormente
