Distruggere le sostanze chimiche per sempre con materiali nanostrutturati
All’inizio del 2023, l’Agenzia europea per le sostanze chimiche ha pubblicato una proposta di divieto di tutte le sostanze alchiliche perfluorurate e polifluorurate (PFAS), note anche come «sostanze chimiche per sempre». Purtroppo tale divieto non ha alcun effetto sugli oltre 17 000 siti in Europa ancora contaminati da queste sostanze chimiche. Secondo l’Agenzia europea dell’ambiente, se ingeriti, i PFAS possono causare problemi di salute come danni epatici, malattie della tiroide, obesità, problemi di fertilità e cancro. «Il motivo per cui i PFAS sono chiamati sostanze chimiche per sempre è che sono estremamente persistenti sia nell’ambiente che nel nostro corpo», spiega Jelena Radjenovic, docente presso l’Istituto catalano per la ricerca sull’acqua. Tuttavia, grazie al lavoro condotto nell’ambito del progetto ELECTRON4WATER, finanziato dall’UE, i PFAS potrebbero aver finalmente trovato la loro strada. «L’obiettivo del progetto era quello di sviluppare nuovi materiali nanostrutturati che, utilizzati come elettrodi nei sistemi elettrochimici di trattamento delle acque, possano contribuire a distruggere i microinquinanti organici persistenti e tossici», aggiunge Radjenovic, che ha coordinato il progetto.
I vantaggi dei sistemi elettrochimici di trattamento delle acque
Secondo Radjenovic, i sistemi elettrochimici di trattamento delle acque non sono nuovi. «Questi sistemi presentano numerosi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di trattamento avanzate», spiega l’esperta. «Ad esempio, non utilizzano reagenti chimici, non formano flussi di rifiuti residui e sono robusti e versatili.» Ma, soprattutto, sono in grado di degradare anche i PFAS più persistenti semplicemente applicando una corrente. Allora perché non vengono utilizzati sistemi di questo tipo per eliminare tali sostanze chimiche dai nostri sistemi idrici? «L’applicazione su scala dei sistemi elettrochimici di trattamento delle acque è stata ostacolata dai limiti tecnologici dei materiali elettrodici esistenti», osserva Radjenovic.
Un nuovo tipo di nanomateriale
È qui che entrano in gioco i materiali nanostrutturati del progetto ELECTRON4WATER. Avvalendosi di nanotecnologie, il progetto, che ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca, ha inventato elettrodi in spugna di grafene - il primo materiale anodico con dimostrata inerzia elettrochimica al cloruro che può ancora degradare i PFAS. «Questo rivoluzionario materiale aggira i due principali colli di bottiglia della tecnologia elettrochimica, ossia la formazione di sottoprodotti clorurati tossici in presenza di cloruro e il prezzo elevato degli anodi commerciali», osserva Radjenovic. Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto, gli elettrodi in spugna di grafene del progetto costano meno di 50 euro al m2, rispetto ai 3 000-5 000 euro di molti anodi commerciali.
Il trattamento elettrochimico delle acque di prossima generazione inizia qui
Grazie all’ampia superficie, alle proprietà regolabili e alla natura quantistica, i nanomateriali ingegnerizzati sviluppati nell’ambito del progetto ELECTRON4WATER potrebbero rendere possibile la prossima generazione di sistemi elettrochimici di trattamento delle acque. «Sono orgogliosa di aver contribuito a realizzare qualcosa di veramente nuovo nel campo dell’ingegneria ambientale, poiché abbiamo tra le mani quella che, si spera, diventerà una delle tecnologie piattaforma per la distruzione delle cosiddette sostanze chimiche per sempre», afferma Radjenovic. I ricercatori stanno attualmente ultimando gli ultimi studi derivati dal progetto. Sono inoltre impegnati nella costruzione di un prototipo per dimostrare la capacità del nuovo materiale di distruggere i PFAS sia in flussi di rifiuti complessi che in matrici più semplici come l’acqua del rubinetto. Questo lavoro è condotto nell’ambito del progetto GRAPHEC, finanziato dall’UE. «L’obiettivo finale è quello di poter rispondere a diverse domande relative alla valutazione della tecnologia a lungo termine, spesso sollevate dai nostri collaboratori industriali, e di poter sviluppare la tecnologia e vederla applicata per la distruzione dei PFAS e il trattamento delle acque contaminate», conclude Radjenovic.
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