Rilevare e catturare gli agenti di contrasto nelle sorgenti d’acqua
Gli agenti (o mezzi) di contrasto (CMA, contrast media agent), utilizzati in procedure di immaginografia medica quali raggi X, risonanza magnetica e tomografia computerizzata, modificano temporaneamente le modalità attraverso cui gli strumenti diagnostici interagiscono con il corpo, migliorando in tal modo le immagini prodotte e dando luogo a valutazioni cliniche più accurate. Tuttavia, secondo le classificazioni in vigore, i CMA figurano tra i contaminanti farmaceutici più persistenti(si apre in una nuova finestra). Anche se entrano negli ecosistemi acquatici in concentrazioni relativamente basse, determinano l’accumulo di sottoprodotti tossici dannosi per la salute e l’ambiente. Il progetto REMEDI(si apre in una nuova finestra), finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha riunito partner accademici e industriali al fine di affrontare la crescente sfida dell’inquinamento farmaceutico nei nostri sistemi idrici.
Comprendere il comportamento dei CMA
L’elevato utilizzo dei CMA e la stabilità chimica che li caratterizza creano ostacoli alla loro rimozione mediante l’applicazione dei metodi convenzionali di trattamento delle acque. Per trovare tecniche di bonifica efficaci, il team REMEDI ha cercato innanzitutto di esaminare il comportamento di tali agenti ricorrendo a una combinazione di esperimenti di laboratorio e modellizzazione numerica con l’obiettivo di valutarne la mobilità e la ritenzione in diversi mezzi porosi e ambienti acquatici naturali, tra cui laghi, sorgenti e pozzi di acqua freatica. «Il nostro lavoro ha rivelato l’elevata persistenza dei CMA, nonché l’influenza generata sulla loro mobilità dalle interazioni con la chimica dell’acqua e dalle proprietà fisiche dei sedimenti e dei materiali porosi», spiega Alberto Guadagnini, il coordinatore del progetto. «Queste intuizioni ci hanno permesso di comprendere i meccanismi alla base del trasporto, del legame e del recupero dei CMA nei sistemi acquatici», aggiunge Guadagnini.
Una nuova classe di materiali per la bonifica
Il passo successivo è stato quello di cercare materiali in grado di legare efficacemente i CMA in ambiente acquatico. A tal fine, REMEDI ha testato per la prima volta sottoprodotti contenenti ferro (Fe) che, sebbene inizialmente promettenti, alla fine non hanno offerto i risultati previsti, per cui ha spostato successivamente l’attenzione sullo sviluppo e sull’ottimizzazione di materiali adsorbenti alternativi, come il carbone attivo granulare e le argille modificate. Questi materiali, scelti per la loro stabilità, selettività e adattabilità, si sono dimostrati molto efficaci nel catturare i CMA. Partendo da questo risultato, il progetto ha sviluppato un metodo di recupero basato sulla filtrazione e sull’adsorbimento in cui l’acqua contaminata passa attraverso filtri contenenti i materiali reattivi, che intrappolano i CMA lasciando passare l’acqua pulita. «Ottimizzando le condizioni di flusso, la geometria del filtro e le proprietà del materiale, siamo riusciti a migliorare l’interazione tra i CMA e l’adsorbente, consentendo di realizzare una rimozione più efficiente e un potenziale recupero dei CMA stessi al fine del loro riutilizzo», spiega Giovanni Porta, il responsabile del progetto. I CMA dispongono delle potenzialità di essere recuperati dal filtro di assorbimento, assicurando la fornitura di prodotti farmaceutici critici, oppure di essere riutilizzati per applicazioni industriali, promuovendo un uso circolare che ridurrà gli sprechi e limiterà il consumo di risorse.
Gettare le basi per un’applicazione pratica
Fondendo apprendimento automatico, modelli basati sulla fisica e prove sperimentali, REMEDI si è proposto di preparare il terreno per tradurre le scoperte in contesti reali. Il team del progetto ha messo in evidenza le considerazioni chiave che guideranno le applicazioni sul campo, tra cui la complessa composizione dell’acqua, i bassi livelli di contaminanti, che richiedono materiali altamente selettivi per una cattura e un recupero efficienti, e una durata a lungo termine dei materiali. REMEDI ha inoltre condotto uno studio realizzato nell’ambito di vari centri medici allo scopo di valutare la consapevolezza degli impatti ambientali legati ai CMA, che ha rivelato una conoscenza limitata da parte degli operatori sanitari. Questa osservazione ha rappresentato un’opportunità significativa: la sensibilizzazione della comunità medica, infatti, potrebbe incoraggiare l’impiego di misure proattive congiuntamente alla tecnologia per ridurre gli impatti dei CMA negli ecosistemi acquatici, che potrebbero includere, a titolo di esempio, la raccolta di urine in seguito agli esami per valutare le concentrazioni dei CMA e l’implementazione di pratiche avanzate di manipolazione degli stessi. In definitiva, gli indizi ricavati da REMEDI potrebbero guidare la politica verso l’applicazione di metodi avanzati di filtrazione e recupero dei contaminanti, nonché verso nuove finalità per i CMA, avviando l’attuazione di pratiche più sostenibili sia in ambito sanitario che ambientale.
