Un componente cruciale è un materiale considerato di scarto:la cellulosa usata, ad esempio sotto forma di panni per la pulizia o bicchieri di carta. La cellulosa viene utilizzata per rivestire un sottile nano-tessuto per creare un filtro efficiente per l'acqua inquinata. L'articolo è pubblicato sulla rivista Small Science .

Veleno colorato nell'acqua

I coloranti organici rappresentano il gruppo più numeroso di coloranti sintetici, compresi i cosiddetti azo composti. Sono ampiamente utilizzati nell'industria tessile, anche nei paesi in cui si presta poca attenzione alla tutela dell'ambiente, e i coloranti spesso finiscono nelle acque reflue non filtrate.

"Questo è pericoloso perché tali coloranti si degradano molto lentamente, possono rimanere a lungo nell'acqua e rappresentano un grande pericolo per l'uomo e la natura", afferma il prof. Günther Rupprechter dell'Istituto di chimica dei materiali della TU Wien.

Esistono vari materiali che possono legare tali coloranti. Ma questo da solo non è sufficiente. "Se si lascia semplicemente scorrere l'acqua inquinata su una pellicola filtrante che può legare i coloranti, l'effetto pulente è minimo", spiega Rupprechter.

"È molto meglio creare un nanotessuto con tante minuscole fibre e lasciare filtrare l'acqua." L'acqua entra quindi in contatto con un'area superficiale molto più ampia e quindi è possibile legare molte più molecole di colorante organico.

Rifiuti di cellulosa come nanofiltro

"Stiamo lavorando con nanocellulosa semicristallina, che può essere prodotta da materiale di scarto", afferma Qaisar Maqbool, primo autore dello studio e postdoc nel gruppo di ricerca di Rupprechter. "Le sostanze contenenti metalli vengono spesso utilizzate per scopi simili. Il nostro materiale, invece, è completamente innocuo per l'ambiente e possiamo produrlo anche riciclando la carta straccia."

Questa nanocellulosa viene "filata" insieme al poliacrilonitrile plastico in nanostrutture. Tuttavia, ciò richiede molta abilità tecnica. Il team della TU Wien è riuscito con successo con il cosiddetto processo di elettrofilatura. In questo processo, il materiale viene spruzzato in forma liquida, le goccioline vengono caricate elettricamente e inviate attraverso un campo elettrico.

"Ciò garantisce che durante l'indurimento il liquido formi fili estremamente fini con un diametro compreso tra 180 e 200 nanometri", afferma Rupprechter. Questi fili formano un tessuto sottile con un'elevata area superficiale, la cosiddetta "nanoweb". Su un centimetro quadrato può essere posizionata una rete di fili, con una superficie totale superiore a 10 cm ² .

Test riusciti

I test con queste nanostrutture rivestite di cellulosa hanno avuto molto successo:in tre cicli l'acqua contaminata con il colorante viola è stata purificata e il 95% del colorante è stato rimosso. "I coloranti rimangono immagazzinati nella nanoweb. È quindi possibile smaltire l'intera rete o rigenerarla, sciogliere i coloranti immagazzinati e riutilizzare il tessuto filtrante", spiega Rupprechter.

Tuttavia, c'è ancora molto lavoro da fare:valutare le proprietà meccaniche delle sofisticate nanoreti, condurre test di biocompatibilità, valutare la sensibilità agli inquinanti più complessi e raggiungere la scalabilità rispetto a standard di livello industriale.

Ora Rupprechter e il suo gruppo di ricerca vogliono studiare come trasferire questa tecnologia dei filtri coloranti ad altre aree di applicazione.

"Questa tecnologia potrebbe essere molto interessante anche per il campo medico", ritiene Rupprechter. "La dialisi, ad esempio, richiede anche il filtraggio di sostanze chimiche molto specifiche da un liquido." I nanotessuti rivestiti possono essere utili per tali applicazioni.