I microinquinanti nell'acqua sono spesso ormoni che si accumulano nell'ambiente e possono avere un impatto negativo sull'uomo e sugli animali. I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e del Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM) di Lipsia hanno ora sviluppato un processo per la degradazione fotocatalitica di questi inquinanti quando scorrono attraverso membrane polimeriche. È presentato in Nature Nanotechnology . L'irradiazione con la luce innesca una reazione chimica, a seguito della quale gli ormoni steroidei vengono degradati sulle membrane rivestite di biossido di titanio.

Ovunque le persone vivano, gli ormoni utilizzati, ad esempio, nei contraccettivi o nell'agricoltura entrano nelle acque reflue. Gli ormoni steroidei, come gli ormoni sessuali e i corticosteroidi, possono accumularsi nell'ambiente e influenzare negativamente l'uomo e gli animali, poiché compromettono lo sviluppo comportamentale e la fertilità. Gli ormoni sessuali, ad esempio, possono far sì che i pesci maschi sviluppino caratteristiche sessuali femminili. È quindi importante rimuovere gli ormoni, insieme ad altri microinquinanti, dalle acque reflue prima che entrino di nuovo nel ciclo naturale dell'acqua, da cui viene estratta l'acqua potabile. "Fornire alle persone acqua potabile pulita è attualmente una delle sfide più importanti a livello mondiale", afferma la professoressa Andrea Iris Schäfer, capo dell'Istituto per la tecnologia delle membrane avanzate (IAMT) del KIT. "I microinquinanti rappresentano una grande minaccia per il nostro futuro, poiché compromettono la nostra fertilità e le funzioni cerebrali."

Ispirato alla tecnologia delle celle solari

Schäfer ha studiato per anni il trattamento dell'acqua mediante nanofiltrazione. A tale scopo, utilizza membrane polimeriche con pori di dimensioni nanometriche. Tuttavia, la nanofiltrazione richiede alta pressione e, quindi, molta energia. Inoltre, i microinquinanti possono accumularsi nei materiali della membrana polimerica ed entrare gradualmente nell'acqua filtrata. Anche se gli inquinanti sono completamente separati, può svilupparsi un flusso di inquinanti concentrati e richiedere un ulteriore trattamento.

Ispirato dalla tecnologia delle celle solari, il campo di lavoro del professor Bryce S. Richards di KIT, Schäfer ha avuto l'idea di rivestire membrane polimeriche con biossido di titanio e di progettare membrane fotocatalitiche. Le nanoparticelle di biossido di titanio fotocataliticamente attive vengono applicate alle membrane di microfiltrazione, i cui pori sono leggermente più grandi rispetto alla nanofiltrazione. L'irradiazione con la luce innesca quindi una reazione chimica, a seguito della quale gli ormoni steroidei vengono degradati sulle membrane. Insieme al suo team presso IAMT e ai colleghi del Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM), Lipsia, Schäfer ha ora realizzato la sua idea e ha presentato la nuova tecnologia in Nature Nanotechnology .

Catalizzatore per l'acqua

"Abbiamo sviluppato un catalizzatore per l'acqua", riassume Schäfer il suo lavoro. Utilizzando le membrane polimeriche fotocatalitiche, gli ormoni steroidei sono stati rimossi in modalità a flusso continuo fino al limite di rilevamento analitico di 4 ng/l. Infatti, le concentrazioni misurate erano molto vicine a 1 ng/l, il limite indicato nella nuova linea guida dell'acqua potabile dell'OMS. I ricercatori stanno ora ottimizzando la loro tecnologia riducendo il tempo necessario e l'energia consumata. Inoltre, si concentrano sull'utilizzo della luce naturale. In particolare, la loro ricerca è volta a degradare altri inquinanti mediante fotocatalisi, come sostanze chimiche industriali come le sostanze perfluoroalchilate e polifluorurate (PFAS) o pesticidi, come il glifosato. Un altro obiettivo è migliorare la tecnologia. + Esplora ulteriormente

Trattamento dell'acqua:rimozione degli ormoni con la luce solare