Rimozione efficiente di sostanze problematiche

Tutti noi utilizziamo una serie di sostanze chimiche nella nostra vita quotidiana. Cosmetici, medicinali, pillole anticoncezionali, fertilizzanti per le piante, detergenti: tutti questi composti ci semplificano la vita. Tuttavia, l'uso di questi prodotti ha conseguenze negative per l'ambiente. Molti di questi composti, infatti, non possono essere completamente rimossi dalle acque reflue negli attuali impianti di depurazione. Di conseguenza, entrano nell'ambiente come microinquinanti e inquinano la fauna e la flora delle nostre acque.

Nell'ambito della revisione della legge sulla protezione delle acque, nel 2014 il Parlamento ha quindi deciso di dotare alcuni impianti di trattamento delle acque reflue di una fase di depurazione aggiuntiva per la rimozione dei microinquinanti entro il 2040. Sebbene il finanziamento sia stato assicurato in principio, il progetto rappresenta una sfida per i gestori degli impianti di trattamento delle acque reflue. Le sostanze critiche, infatti, possono essere rimosse solo con processi complessi, solitamente basati su ozono, carbone attivo o luce.

Le nanoparticelle favoriscono la degradazione

I ricercatori dell'ETH Institute of Robotics and Intelligent Systems hanno ora sviluppato un approccio che potrebbe facilitare la rimozione di queste sostanze in modo elegante. Utilizzando le cosiddette nanoparticelle multiferroiche, sono riusciti a stimolare la decomposizione dei residui chimici nell'acqua contaminata. Le nanoparticelle non sono direttamente coinvolte nella reazione chimica, ma agiscono come catalizzatori per accelerare la conversione delle sostanze in composti innocui.

"Queste nanoparticelle sono già utilizzate nell'industria come catalizzatori nelle reazioni chimiche", spiega Salvador Pané, che ha contribuito a portare avanti questa ricerca in qualità di Senior Scientist. "Ora siamo riusciti a dimostrare che possono essere utili anche per la purificazione delle acque reflue".

Riduzione dell'80 per cento

Per i loro esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato soluzioni acquose contenenti tracce di cinque farmaci ampiamente utilizzati. Gli esperimenti confermano che le nanoparticelle possono ridurre la concentrazione di queste sostanze nell'acqua di almeno l'80%. "Si tratta di due sostanze che non possono essere rimosse con il metodo convenzionale dell'ozono", spiega Fajer Mushtaq, dottoranda del gruppo, sottolineando l'importanza di questi risultati.

"? notevole il fatto che possiamo controllare con precisione l'effetto delle nanoparticelle utilizzando il campo magnetico", spiega Xiangzhong Chen, che ha partecipato al progetto come ricercatore post-dottorando. Le nanoparticelle hanno un nucleo di ferrite di cobalto circondato da un guscio di ferrite di bismuto. Se si applica un campo magnetico alternato dall'esterno, alcune aree della superficie delle particelle si caricano positivamente e altre negativamente. Queste cariche sulla superficie portano alla formazione di radicali reattivi dell'ossigeno nell'acqua, che scompongono gli inquinanti organici in composti innocui. Le nanoparticelle magnetiche possono quindi essere facilmente rimosse dall'acqua, spiega Chen.

Reazioni positive dal campo

Dal punto di vista dei ricercatori, il nuovo approccio è promettente perché tecnicamente più facile da realizzare rispetto, ad esempio, al trattamento delle acque reflue con ozono. "L'industria delle acque reflue è molto interessata ai nostri risultati", riferisce Pané.

Tuttavia, ci vorrà un po' di tempo prima che il processo possa essere utilizzato nella pratica, poiché finora è stato testato solo in laboratorio. Tuttavia, è già stato approvato un progetto ponte finanziato congiuntamente dal Fondo Nazionale Svizzero per la Ricerca Scientifica e da Innosuisse per sostenere il trasferimento nella pratica, spiega Mushtaq. E la fondazione di un'azienda in apertura, con la quale i ricercatori vogliono sviluppare la loro idea fino alla maturità del mercato, è già stata finalizzata.