Le microplastiche rappresentano una grave minaccia per la salute umana. Questi minuscoli detriti di plastica possono entrare nel nostro corpo attraverso l’acqua che beviamo e aumentare il rischio di malattie. Sono anche un pericolo ambientale; presenti anche in aree remote come le calotte polari e le fosse oceaniche profonde, mettono in pericolo le forme di vita acquatiche e terrestri.
Per combattere questo inquinante emergente, i ricercatori dell’Indian Institute of Science (IISc) hanno progettato un idrogel sostenibile per rimuovere le microplastiche dall’acqua. Il materiale ha un'esclusiva rete polimerica intrecciata che può legare i contaminanti e degradarli utilizzando l'irradiazione con luce UV. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nanoscale .
Gli scienziati hanno già provato a utilizzare membrane filtranti per rimuovere le microplastiche. Tuttavia, le membrane possono ostruirsi con queste minuscole particelle, rendendole insostenibili. Invece, il team dell'IISc guidato da Suryasarathi Bose, professore presso il Dipartimento di Ingegneria dei Materiali, ha deciso di dedicarsi agli idrogel 3D.
Il nuovo idrogel sviluppato dal team è costituito da tre diversi strati polimerici – chitosano, alcol polivinilico e polianilina – intrecciati insieme, creando un’architettura IPN (Interpenetrating Polymer Network). Il team ha infuso questa matrice con nanocluster di un materiale chiamato poliossometallato sostitutivo del rame (Cu-POM).
Questi nanocluster sono catalizzatori che possono utilizzare la luce UV per degradare le microplastiche. La combinazione di polimeri e nanocluster ha prodotto un forte idrogel con la capacità di assorbire e degradare grandi quantità di microplastiche.
La maggior parte delle microplastiche sono il prodotto della decomposizione incompleta delle plastiche e delle fibre domestiche. Per imitare questo fenomeno in laboratorio, il team ha frantumato i coperchi dei contenitori alimentari e altri prodotti in plastica di uso quotidiano per creare due delle microplastiche più comuni esistenti in natura:cloruro di polivinile e polipropilene.
"Oltre al trattamento o alla rimozione delle microplastiche, un altro grosso problema è il rilevamento. Poiché si tratta di particelle molto piccole, non è possibile vederle ad occhio nudo", spiega Soumi Dutta, primo autore dello studio e borsista post-dottorato nazionale della SERB presso l'Università Dipartimento di Ingegneria dei Materiali.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno aggiunto un colorante fluorescente alle microplastiche per monitorare quanto veniva assorbito e degradato dall’idrogel in diverse condizioni. "Abbiamo controllato la rimozione delle microplastiche a diversi livelli di pH dell'acqua, diverse temperature e diverse concentrazioni di microplastiche", spiega Dutta.
L’idrogel si è rivelato altamente efficiente:potrebbe rimuovere circa il 95% e il 93% dei due diversi tipi di microplastiche in acqua a pH quasi neutro (~6,5). Il team ha inoltre effettuato diversi esperimenti per testare quanto durevole e resistente fosse il materiale. Hanno scoperto che la combinazione dei tre polimeri lo rendeva stabile a varie temperature.
"Volevamo creare un materiale che fosse più sostenibile e che potesse essere utilizzato ripetutamente", spiega Bose. L’idrogel potrebbe durare fino a cinque cicli di rimozione della microplastica senza una significativa perdita di efficacia. Inoltre, sottolinea Bose, una volta terminato il suo utilizzo, l'idrogel può essere riutilizzato in nanomateriali di carbonio in grado di rimuovere metalli pesanti come il cromo esavalente dall'acqua inquinata.
Andando avanti, i ricercatori intendono lavorare con i collaboratori per sviluppare un dispositivo che possa essere utilizzato su larga scala per aiutare a ripulire le microplastiche da varie fonti d'acqua.
Ulteriori informazioni: Soumi Dutta et al, Idrogel tripli IPN infusi con nanocluster di poliossometallato per un'eccellente rimozione della microplastica dall'acqua contaminata:rilevamento, fotodegradazione e riciclo, nanoscala (2024). DOI:10.1039/D3NR06115A
Informazioni sul giornale: Nanoscala
Fornito dall'Indian Institute of Science
