Depurare l’acqua con l’acqua

Uno dei grandi temi che affliggono la società moderna riguarda l’inquinamento dell’ambiente.
Siamo abituati a pensare a fenomeni di grossa entità, dal traffico congestionato delle nostre città agli scarichi industriali.
Esiste, in realtà, un inquinamento altrettanto pericoloso ma nascosto alla nostra vista: quello dei microinquinanti.

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Acqua e inquinamento: quali sostanze inquinano mari e fiumi

Che le nostre acque siano inquinate non è una novità. Quali e quanti siano gli agenti inquinamenti però è altra questione.
Nel caso degli inquinanti micro il problema risiede proprio nelle loro dimensioni, che li rendono particolarmente difficili da eliminare una volta rilasciati nell’ambiente.

A preoccupare non è solo il loro numero, ma anche gli effetti che hanno sulla salute umana e sulla natura, e che possono essere prodotti anche quanto sono presenti in basse concentrazioni.

Si distinguono in due categorie:

• microinquinanti organici
• microinquinanti inorganici

I primi sono in genere molecole a base di carbonio, tra loro anche pesticidi e le famigerate PFAS ovvero le sostanze perfluorurate e polifluorurate che sono problematiche anche perché persistono nell’ambiente.
I secondi di solito sono più piccoli dei microinquinanti organici, tendono anch’essi a restare per lungo tempo nell’ambiente e sono, per esempio, i metalli pesanti come piombo e arsenico.

Microinquinanti, il problema della dimensione

Come abbiamo detto all’inizio, dell’avere a che fare con queste sostanze il problema maggiore è dato dalle loro dimensioni micro.
E proprio questa loro caratteristica rende difficoltoso catturarle, soprattutto nelle acque in cui sono presenti in grandi quantità.

La presenza dei microinquinanti nelle acque è un problema conosciuto e vi sono diverse norme anche a livello internazionale che trattano la loro rimozione tuttavia realizzare processi per il trattamento dell’acqua non è così semplice.
Occorre trovare metodi che siano efficaci allo scopo ma sostenibili anche da un punto di vista energetico ed economico.
Un esempio è il ricorso a filtri in carbone attivo, uno dei metodi di riferimento per il trattamento dei microinquinanti presenti in acqua, che però ha lo svantaggio di richiedere temperature elevate e un notevole dispendio di energia. Il processo di produzione di filtri – che avviene in forni – diventa così poco sostenibile e poco efficiente.
Un problema globale come quello della depurazione delle risorse idriche deve invece poter essere affrontato in modo più efficace e sostenibile per tutti.

Microinquinanti catturati come una calamita

È partendo da questi presupposti che al MIT – Massachusetts Institute of Technology – hanno studiato un nuovo metodo per eliminare i microinquinanti dall’acqua. Una soluzione che si è dimostrata rapida ed economica.
Si basa sul ricorso a un idrogel zwitterionico, ovvero un gel a base di acqua e ibrido – dal tedesco “zwitter”, che significa “ibrido”.
Le molecole definite “zwitterioniche” sono quelle con un numero uguale di cariche positive e negative, ed è proprio questa caratteristica che ha permesso loro di essere scelte per il compito di catturare delle micro sostanze che inquinano l’acqua.
Lo studio dell’ateneo di Boston – condotto dal dottorando Devashish Gokhale e dal team del professor Patrick Doyle del MIT Department of Chemical Engineering – ha sfruttato proprio la presenza di queste cariche.
Esattamente come una calamita, le particelle zwitterioniche attraggono e catturano le cariche opposte che caratterizzano molti dei microinquinanti inorganici e anche alcuni di quelli organici.

La soluzione sostenibile in un idrogel

Ma non è tutto, perché la soluzione studiata dal laboratorio americano è un idrogel ovvero un gel a base acquosa.
È particolarmente robusto e poroso, e va a formare una rete tridimensionale costituita da catene polimeriche, in cui le sostanze inquinanti, attratte dalle molecole zwitterioniche, restano catturate.
Il sistema, in pratica, agisce come una sorta di spugna in cui le particelle di idrogel assorbono i microinquinanti dall’acqua.

Foto di Sebastian Gonzalez Quintero/MassArt

Si tratta di un sistema che garantisce la sostenibilità:

• ambientale
• economica

È costituito da acqua quindi ecologico e, a differenza del carbone attivo, per essere realizzato non richiede il ricorso a forni ed elevate temperature, con il dispendio energetico che questo comporta.
Viene realizzato piuttosto a temperatura ambiente, aspetto che lo rende ancora una volta sostenibile tanto dal punto di vista ambientale quanto da quello economico. Inoltre, le particelle del sistema possono essere rigenerate e riutilizzate, altro aspetto che incide positivamente sui costi.

I test effettuati sinora hanno dimostrano una notevole efficacia dell’idrogel, che pare riesca a eliminare più microinquinanti chimicamente diversi tra loro contemporaneamente e molto più velocemente del carbone attivo.

Gli studiosi, infine, hanno lavorato a prototipi su scala pilota per la commercializzazione dell’idrogel.
La possibilità di costruire il sistema in scala gli permette di essere adattato a diverse esigenze di depurazione, da quelle di una azienda a quelle di un ambiente domestico.

In definitiva, al MIT hanno ideato un sistema per depurare l’acqua che è:

• ecologico
• economico
• riutilizzabile
• scalabile

Musica: “The Water” – Hannah Gill & The Hours
Foto in copertina: Urformat – Pixabay

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