L'inquinamento dell'acqua causato dai coloranti utilizzati nei settori tessile, alimentare, cosmetico e di altro tipo rappresenta una delle principali preoccupazioni ecologiche per l'industria e gli scienziati alla ricerca di alternative biocompatibili e più sostenibili per proteggere l'ambiente.
Un nuovo studio condotto dalla Flinders University ha scoperto un nuovo modo per degradare e potenzialmente rimuovere sostanze chimiche organiche tossiche, compresi i coloranti azoici, dalle acque reflue, utilizzando un processo di fotocatalisi chimica alimentato dalla luce ultravioletta.
Il professor Gunther Andersson, del Flinders Institute for NanoScale Science and Technology, afferma che il processo prevede la creazione di "cluster" metallici di soli nove atomi di oro (Au) chimicamente "ancorati" al biossido di titanio che a sua volta guida la reazione convertendo l'energia assorbita Luce UV.
Secondo il nuovo articolo pubblicato su Solar RRL, i cocatalizzatori di nanocluster d'oro migliorano il lavoro fotocatalitico del biossido di titanio e riducono il tempo necessario per completare la reazione di un fattore sei.
"Questi tipi di sistemi di fotocatalisi eterogenei mediati da semiconduttori offrono un vantaggio significativo rispetto ad altri processi chimici avanzati", afferma il professor Andersson, del College of Science and Engineering.
"Può facilitare la mineralizzazione di un'ampia gamma di inquinanti organici, come i coloranti azoici, in molecole di acqua e anidride carbonica con un'elevata efficienza di degradazione."
Attualmente vengono utilizzati numerosi processi fisici, chimici e biologici per rimuovere dall'acqua i composti organici cancerogeni e recalcitranti.
Un’ampia gamma di industrie chimiche, tra cui la produzione di coloranti, la produzione tessile e di cosmetici, rilasciano nell’ambiente coloranti tossici e non biodegradabili. Quasi la metà dei coloranti utilizzati nell'industria tessile e dei coloranti sono coloranti azoici. L'arancio metilico è ampiamente utilizzato come colorante azoico solubile in acqua.
Con questo in mente, i ricercatori nanotecnologici della Flinders University hanno anche dimostrato l'utilità di questo cocatalizzatore a grappolo d'oro e di semiconduttori modificati per la sintesi di nuovi sistemi di fotocatalisi per la degradazione dell'arancio metilico.
Questo studio, pubblicato su Applied Surface Science , ha testato la fotocatalisi in un dispositivo fluidico a vortice sviluppato presso la Flinders University nel laboratorio di nanotecnologie del professor Colin Raston.
Coautore Flinders Ph.D. La dottoressa Anahita Motamedisade afferma che i metodi tradizionali di trattamento delle acque reflue spesso non rimuovono efficacemente i contaminanti pericolosi dalle acque reflue.
"La ragione di ciò è che alcune sostanze chimiche, specialmente quelle con anelli aromatici, sono resistenti alla degradazione chimica, fotochimica e biologica", afferma il dottor Motamedisade, che ora è ricercatore presso il Centro per la catalisi e l'energia pulita della Grifffith University.
"Inoltre, generano sottoprodotti pericolosi ossidando, idrolizzando o subendo altre reazioni chimiche di coloranti sintetici contenenti acque reflue, che sono rilevabili ovunque vengano smaltiti.
"Speriamo di basarci su questi processi di degradazione fotocatalitica più sostenibili e approfonditi per contribuire a rimuovere completamente le tossine e affrontare questo problema globale."
La ricerca è stata ispirata dal dottorato di ricerca del Dr. Motamedisade. ricerca che comprende modi migliori per trattare le acque reflue delle aziende vinicole.
Ulteriori informazioni: Anahita Motamedisade et al, Degradazione fotocatalitica migliorata dell'arancio metilico utilizzando TiO mesoporoso 2 funzionalizzato con azoto Decorato con Au9 Nanocluster, RRL solare (2024). DOI:10.1002/solr.202300943
Anahita Motamedisade et al, Au9 cluster depositati come co-catalizzatori su TiO mesoporoso S-modificato2 per la degradazione fotocatalitica dell'arancio metilico, Scienza applicata delle superfici (2024). DOI:10.1016/j.apsusc.2024.159475
Fornito dalla Flinders University
