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Nanoextraction, separation and detection of micropollutants in one single and simple step

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Soluzione su nanoscala per un’efficace analisi dell’acqua

Una tecnica per rilevare, estrarre e separare i microinquinanti in un unico, semplice passaggio potrebbe migliorare notevolmente il modo in cui sono effettuate le analisi dell’acqua.

Cambiamento climatico e Ambiente icon Cambiamento climatico e Ambiente

I microinquinanti sono composti sintetici o naturali che finiscono negli ambienti acquatici, solitamente a basse concentrazioni, e possono includere rifiuti farmaceutici e chimici, così come residui di pesticidi. Il rilevamento accurato e la rimozione dei microinquinanti sono fondamentali per garantire che le comunità abbiano accesso ad acqua potabile sicura. Gli scienziati possono ricorrere a tecniche di estrazione dei microinquinanti anche per valutare lo stato ambientale di fiumi e mari e per garantire che determinati oggetti, ad esempio le attrezzature mediche, siano completamente incontaminati. «L’estrazione di microinquinanti da campioni d’acqua di solito comporta l’uso di solventi tossici», osserva il coordinatore del progetto NanoEX Detlef Lohse, del dipartimento di Scienza e tecnologia dell’Università di Twente, nei Paesi Bassi. «La preparazione del campione non è solo poco rispettosa dell’ambiente, ma è un processo che può anche richiedere molto tempo.» Ciò è in parte dovuto al fatto che sono necessari diversi passaggi nella preparazione del campione. Oltre a richiedere molta manodopera, le tecniche di estrazione tradizionali possono portare a errori e sbagli, nonché a difficoltà nella riproduzione dei risultati.

Una nuova nano-estrazione

Il progetto NanoEX, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, ha cercato di affrontare queste sfide relative al campionamento sviluppando un mezzo per semplificare e snellire l’intero processo. Al centro del progetto c’era il concetto di nano-estrazione. Basandosi sui risultati del progetto DDD (Diffusive Droplet Dynamics), precedentemente finanziato dal CER, Lohse e colleghi sono riusciti a immobilizzare e «fissare» su una superficie solida delle nanogoccioline, ossia goccioline di olio in acqua, misurabili su scala nanometrica. Il team era fiducioso che la nanotecnica impiegata avrebbe agevolato e semplificato l’individuazione e l’estrazione di microinquinanti. «Il processo funziona così», spiega Lohse: «per prima cosa formiamo queste nanogoccioline su un substrato, all’interno di una camera stretta. La soluzione campione, che potrebbe potenzialmente contenere microinquinanti, viene poi iniettata nella camera. Gli agenti inquinanti, che sono insolubili in acqua, sono solubili nelle goccioline d’olio e vengono così “estratti” nelle goccioline.» È importante notare che queste piccole gocce su scala nanometrica sono “puntate” al substrato. Ciò significa che rimangono attaccate al substrato anche mentre la soluzione campione scorre attraverso la camera. «Terminata questa fase, possiamo quindi rilevare l’eventuale presenza di composti estratti nelle goccioline, applicando tecniche sensibili ai microinquinanti alle nanogoccioline in superficie», afferma Lohse. «In alternativa, possiamo raccogliere le goccioline dalla camera e analizzarle utilizzando i comuni strumenti di analisi da laboratorio.»

Analisi accurata dei microinquinanti

Lohse e il suo team credono che la tecnica introdotta con il progetto NanoEX semplificherà notevolmente il processo di preparazione dei campioni per le analisi chimiche sensibili e migliorerà anche il livello di precisione dei risultati. La tecnica può già essere utilizzata per garantire la qualità dell’acqua ed effettuare analisi ambientali ed è a disposizione della medicina legale e della diagnostica medica. Gli istituti di ricerca, i chimici analitici e le autorità sanitarie pubbliche potranno sfruttarla al meglio. «Le prossime fasi prevedono la semplificazione dei metodi di raccoglimento di queste piccole gocce dal substrato», afferma Lohse. «Al momento, dobbiamo riunirle attentamente per formare una goccia più grande da sottoporre all’analisi e ciò comporta il rischio di omettere alcune gocce.» Ciononostante, Lohse e il suo team sono sicuri di essere sulla strada giusta. «La tecnica NanoEX consente l’estrazione di molti composti», aggiunge. «Un altro vantaggio è che può essere applicata in combinazione con quasi tutti gli strumenti analitici che si trovano in un laboratorio di ricerca.»

Parole chiave

NanoEX, microinquinanti, acqua, acquatico, medico, nanogoccioline, agenti inquinanti

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