Usare la luce per far diventare più verde l’ambiente
L’acqua dolce è un bene prezioso che deve essere gestito con attenzione, in particolare nelle aree rurali con industrie in via di sviluppo che possiedono limitate opzioni per il trattamento delle acque di scarico. Nell’industria agricola e in quella dei frutti di mare, ad esempio, la normale filtrazione e i trattamenti microbici delle acque di scarico non rimuovono tutta la materia organica dall’acqua riciclata. Il progetto PCATDES (Photocatalytic materials for the destruction of recalcitrant organic industrial waste), finanziato dall’UE, intendeva usare la luce solare per rimuovere gli inquinanti organici dalle acque di scarico. I ricercatori hanno preso di mira la fase finale del trattamento delle acque per rimuovere la materia residua derivante dalla pressatura dell’olio e le sostanze chimiche dall’allevamento di pesci e gamberetti. L’energia della radiazione proveniente dalla luce ultravioletta viene spesso utilizzata per purificare l’acqua visto che distrugge gli agenti patogeni producendo nocivi radicali liberi. Questo processo di depurazione può essere incrementato mediante un materiale attivato dalla luce che viene chiamato fotocatalizzatore, che assorbe la luce e trasmette l’energia aumentata ad altre molecole. Un fotocatalizzatore comunemente utilizzato è il biossido di titanio, che subito dopo l’attivazione mediante la luce reagisce con l’acqua per generare radicali liberi che scompongono le molecole organiche. Per aumentare l’energia della reazione fotocatalitica, PCATDES ha usato dei diodi a emissione di luce (LED) disponibili in commercio, che funzionano nella parte violetto-blu ad alta energia dello spettro. Avendo valutato l’attività e la stabilità dei fotocatalizzatori migliorati, i ricercatori hanno sviluppato dei fotoreattori illuminati a LED standardizzati. Il team ha quindi sviluppato il prototipo finale del reattore in modo che fosse di 50 cm, con un diametro interno del reattore di 5 cm. I ricercatori hanno poi portato su scala industriale il prototipo del reattore e lo hanno testato sul campo, dove si sono concentrati sulle industrie dell’olio di palma e dei frutti di mare. PCATDES ha quindi testato il tempo di funzionamento dei reattori nell’industria e ha scoperto che il trattamento prolungato dei campioni non aveva un grande impatto sull’efficienza del trattamento. Questi risultati forniranno un reattore fotocatalitico portatile, conveniente, efficiente dal punto di vista energetico e automatico per il trattamento delle acque di scarico nelle aree remote. Oltre a generare nuove conoscenze sui materiali fotocatalitici, i risultati aumenteranno la possibilità di accesso della popolazione globale a un’acqua potabile pulita e sicura.
Parole chiave
Fotoreattori, trattamento acque scarico, PCATDES, inquinanti organici, depurazione acqua, fotocatalizzatore