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Nuovi materiali rimuovono gli inquinanti organici dalle acque reflue

Il trattamento terziario delle acque reflue comporta una serie di processi fisici e chimici per la rimozione degli inquinanti prima del loro riutilizzo. I ricercatori hanno esaminato una serie di trattamenti basati su processi di ossidazione avanzati, tecnologie di filtrazione e assorbimento.

Cambiamento climatico e Ambiente

Sono necessarie nuove tecnologie avanzate capaci di migliorare o sostituire i processi convenzionali nel trattamento delle acque reflue a causa del crescente numero di xenobiotici presenti all’interno dei sistemi acquatici a basse concentrazioni, generalmente nella gamma micromolare o nanomolare. Gli xenobiotici sono composti chimici estranei alla vita vegetale e animale, che non vengono prodotti naturalmente. Essi comprendono composti organici e sintetici derivanti da fonti quali prodotti farmaceutici e non vengono rimossi facilmente dalle tradizionali procedure di trattamento delle acque. Sebbene siano presenti in piccole quantità, gli xenobiotici possono accumularsi, nonché potenzialmente condizionare gli ecosistemi acquatici e la salute umana in generale. Attualmente, la rimozione di xenobiotici attraverso processi di trattamento delle acque convenzionali non è sempre efficace.

Applicazione di nuovi materiali

Intrapreso grazie al sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto MAT4TREAT, finanziato dall’UE, ha gestito diversi approcci circa l’uso di materiali e processi innovativi per il trattamento delle acque. Gli scienziati si sono concentrati sulla rimozione di «contaminanti di preoccupazione emergente», che comprendono composti organici e sintetici, derivati da nuove fonti come i prodotti farmaceutici che stanno diventando una questione importante per la salute dei cittadini. Il lavoro è stato condotto da leader mondiali nel campo dei materiali basati sul grafene e di altri materiali relativi al carbonio, materiali polimerici, materiali all’ossido di ceramica e materiali organici-inorganici ibridi. Fra i membri del consorzio figuravano otto università e due istituzioni non accademiche impegnate nello sviluppo di nuovi materiali per rimuovere gli inquinanti emergenti attraverso un innovativo trattamento terziario integrato delle acque. «I partner del progetto hanno dedicato gran parte del loro lavoro a comprendere le basi dei processi, la cinetica e i meccanismi, lo sviluppo di nuovi materiali, la modellazione, l’integrazione e la diffusione su scala industriale del processo», afferma la coordinatrice del progetto, Giuliana Magnacca. Gli scienziati hanno studiato nuovi materiali che possano essere impiegati come assorbenti, fotocatalizzatori e strati attivi per la produzione di membrane, testandoli per la rimozione degli inquinanti per soluzioni acquose modello e campioni idrici reali. Essi hanno inoltre sviluppato diverse categorie di materiali per l’utilizzo all’interno delle tecnologie integrate per la separazione di agenti inquinanti dalle acque contaminate e la loro conseguente degradazione.

Economici ed ecocompatibili

I ricercatori costruiranno due dispositivi di laboratorio per convalidare questo approccio. I dispositivi sono composti da una membrana che agisce come un filtro, separando i contaminanti dall’acqua. «Le membrane sono composte da o contengono materiali che sono attivati dalla luce del sole per produrre specie attive capaci di degradare i contaminanti per raggiungere il loro abbattimento completo», illustra Magnacca. «Sono impiegati anche i materiali magnetici poiché, quando attivati correttamente dalla presenza di molecole organiche, possono intrappolare i contaminanti ed essere poi rimossi dall’acqua in modo semplice dopo l’utilizzo con una calamita», aggiunge. «Una volta testate le migliori tecnologie, è possibile portare il processo sul piano industriale, in un impianto pilota che tratti grandi volumi di acqua», commenta la prof.ssa Magnacca. MAT4TREAT ha sviluppato con successo materiali innovativi a basso costo per la rimozione di inquinanti organici dalle acque reflue. «In alcuni casi, essi derivano da sostanze umiche estratte da rifiuti compostati, quindi sono utilizzate fonti prive di petrolio per la loro produzione. Inoltre, l’uso di rifiuti umici, nell’ottica di valorizzare la loro componente organica, supporta l’azione di cittadini che separano i loro rifiuti domestici», sottolinea Magnacca.

Parole chiave

MAT4TREAT, xenobiotici, membrana, acque reflue, inquinanti organici, prodotti farmaceutici, trattamento terziario, contaminanti di preoccupazione emergente

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