La tecnologia delle bolle è emersa come un potente strumento per affrontare l’inquinamento ambientale, migliorare i processi di trattamento delle acque e incentivare la produzione industriale e agricola. Tali nuove applicazioni di questa tecnologia sono emerse grazie alle proprietà uniche delle nanobolle (NB), bolle di gas di diametro inferiore a 1.000 nanometri (nm).
In particolare, gli NB nell'acqua, soprattutto quelli con diametro inferiore a 200 nm, mostrano bassa galleggiabilità, elevata efficienza di trasferimento di massa, elevata reattività e stabilità eccezionale. Tuttavia, il meccanismo alla base della loro stabilità è rimasto sfuggente, con la maggior parte degli studi che si concentrano solo sui cambiamenti temporali nelle dimensioni e nella carica superficiale dei NB e trascurano i cambiamenti nella loro concentrazione in varie condizioni.
Per affrontare questo problema, un team di ricercatori guidato dal professore associato Myoung-Hwan Park dell’Università Sahmyook in Corea del Sud ha recentemente studiato il numero e la stabilità degli NB ad alta concentrazione nell’acqua in varie condizioni. Il loro studio è stato pubblicato su Applied Water Science .
Sottolineando l'importanza degli NB, il Dott. Park sottolinea:"La conseguenza più promettente dell'utilizzo degli NB è che possono migliorare le prestazioni originali di vari componenti senza l'aggiunta di sostanze chimiche aggiuntive."
I ricercatori hanno prima prodotto NB nell'aria nell'acqua utilizzando un generatore di NB su misura, con oltre due miliardi di NB per ml di acqua, ciascuno di circa 100 nm di dimensione. Hanno analizzato la stabilità degli NB utilizzando l'analisi di tracciamento delle nanoparticelle, che prevede di puntare un laser su particelle su scala nanometrica sospese in un liquido e di seguirne i movimenti al microscopio.
Questa tecnica ha consentito ai ricercatori di studiare come cambiano il numero e le dimensioni degli NB in diverse condizioni, inclusa la conservazione a varie temperature e l'esposizione a impatti fisici come centrifugazione, scuotimento e agitazione.
Hanno scoperto che gli NB conservavano l’80-90% della loro concentrazione iniziale in tutte le condizioni testate. Nello specifico, se conservato alle 5 o C, 25 o C, 60 o C e 80 o C per 120 giorni, gli NB hanno mantenuto rispettivamente l'85,7%, 81,0%, 103% e 84,8% della loro concentrazione iniziale.
Inoltre, sottoposti a centrifugazione per 90 minuti, gli NB mantenevano più del 90% della concentrazione iniziale e, dopo otto ore di agitazione, il valore corrispondente era del 96%. Anche l'agitazione della soluzione di NB per otto ore non ha modificato in modo apprezzabile la loro concentrazione. Inoltre, le NB non hanno mostrato alcun cambiamento significativo nelle dimensioni in nessuno dei test di cui sopra.
Questi risultati indicano che gli NB inferiori a 200 nm mostrano una notevole stabilità in diverse condizioni. "Le NB mostrano un potenziale significativo per applicazioni nella vita reale nella produzione di massa e nella distribuzione della tecnologia delle bolle in vari campi, come quello farmaceutico, cosmetico, di pulizia, ambientale, alimentare, agricolo e altro ancora", afferma il dott. Park. "Inoltre, gli scienziati stanno lavorando per ridurre la dipendenza da sostanze chimiche dannose ma indispensabili, e l'uso di gas e NB innocui può sostenere ulteriormente i loro sforzi", conclude.
Questo studio può quindi aprire nuove strade per le tecnologie delle bolle offrendo prospettive promettenti per un ambiente più sicuro e una migliore efficienza nel trattamento delle acque, nell'industria, nell'agricoltura e altro ancora.
Ulteriori informazioni: Chan-Hyun Cho et al, Valutazione di nanobolle inferiori a 200 nm con stabilità ultraelevata nell'acqua, Scienza dell'acqua applicata (2023). DOI:10.1007/s13201-023-01950-1
Fornito dall'Università Sahmyook
