Membrane auto-disinfettanti avanzate producono acqua dolce potabile
I cambiamenti climatici e la popolazione globale in crescita esercitano una pressione sempre più forte sulle fonti di acqua potabile pulita. Ci troviamo dunque di fronte a una carenza di fonti di acqua dolce a livello globale. Il progetto Enhanced-MUMs, finanziato dall’UE, intende affrontare tale problema e, a questo scopo, ha sviluppato una membrana economica per il riutilizzo delle acque reflue e la dissalazione dell’acqua di mare. «L’obiettivo chiave di Enhanced-MUMs è lo sviluppo di membrane composite multifunzionali, fotosensibili, economiche e durevoli per il trattamento e la dissalazione integrati dell’acqua», afferma Barbara Ventura, ricercatrice senior presso l’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività in Italia. La flessibilità e la durabilità delle membrane permettono di impiegarle in vari sistemi di funzionamento, come dispositivi portatili o in quanto parte di un impianto di trattamento o dissalazione dell’acqua.
Una membrana ideale
I pori micrometrici rendono le membrane di Enhanced-MUMs estremamente permeabili. «Siamo inoltre riusciti a ottenere membrane con pori della misura del micrometro, in grado di funzionare con una pressione elevata dell’acqua e di rimuoverne i sali, con prestazioni elevate», aggiunge Ventura. Le strutture spugnose simili a dita sono particolarmente efficaci nel rimuovere gli agenti inquinanti da qualsiasi fonte idrica. «Sì è scoperto che riescono a raccogliere efficacemente l’Azzurro A, un colorante scelto come modello per gli agenti inquinanti dell’acqua, rimuovendolo così dall’acqua sia in condizioni statiche che durante il flusso», spiega Ventura, coordinatrice del progetto Enhanced-MUMs. Per prolungare il ciclo vitale della membrana in flussi d’acqua intensi, il team ha aggiunto nanomateriali di carbonio alla soluzione polimerica prima della fabbricazione del prodotto. Le incrostazioni e la formazione di biopellicole sulla superficie della membrana non ne permettono il funzionamento nel lungo periodo e sono tra i principali limiti dei sistemi di filtrazione commerciali. Il gruppo di ricerca ha aggiunto elementi fotosensibili i quali, quando assorbono la luce, sono in grado di generare determinate specie reattive dell’ossigeno che evitano la formazione di batteri e di biopellicole sulla superficie della membrana. La proprietà «auto-disinfettante» allunga la vita della membrana e, di conseguenza, quella del sistema di filtrazione. Questa ricerca è stata condotta con il sostegno delle Azioni Marie Skłodowska-Curie. «Grazie alla sovvenzione, l’esperta borsista di ricerca Rania Morsi ha potuto applicare la sua comprovata esperienza nell’ambito della chimica dei polimeri acquisendo nuove competenze nel campo della fotochimica e delle metodologie ottiche», osserva Ventura.
Vantaggio concorrenziale
In termini di efficienza nella filtrazione, le membrane Enhanced-MUMs sono paragonabili ai sistemi di filtrazione commerciali d’avanguardia, i quali fanno affidamento su materiali polimerici o ceramici per rimuovere gli agenti inquinanti attraverso microfiltrazione e nanofiltrazione, processi che tuttavia ne aumentano il costo. Eppure è la combinazione di diversi elementi di progettazione che distingue effettivamente le membrane di Enhanced-MUMs dalla concorrenza. «La svolta rispetto ai sistemi di trattamento delle acque dei nostri concorrenti risiede nell’uso di polimeri biocompatibili, nel rafforzamento delle proprietà meccaniche del materiale di base e nell’applicazione dell’anti-incrostazione indotta dalla luce. A quanto ci risulta, questa progettazione multifunzione non ha precedenti», afferma Ventura.
Un potenziale a livello globale
Le membrane di Enhanced-MUMs sono economiche, ad alte prestazioni, durevoli e facili da scalare. Hanno inoltre un consumo energetico relativamente basso e potrebbero dunque rivelarsi molto utili in regioni del mondo meno sviluppate. «Prevediamo che le membrane verranno impiegate in località povere di risorse, che generalmente sono ancora le più colpite dalle carenze idriche e dalle siccità. I nostri sistemi possono essere utilizzati in diverse regioni del Mediterraneo che soffrono di scarsità di acqua, specialmente nei mesi estivi, ma questa tecnologia ha il potenziale per essere applicata in tutte le zone desertiche del mondo», conclude Ventura.
Parole chiave
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