Ambiente: messo a punto nuovo materiale che cattura inquinanti in acqua

Il nuovo materiale si basa sulla silice, un composto inerte utilizzato nella produzione del vetro

Una squadra di ricercatori provenienti da ENEA (Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile) e dall'Università di Pavia ha raggiunto un traguardo significativo nello sviluppo di un materiale all'avanguardia in grado di catturare efficacemente le nanoparticelle d'argento disperse nell'acqua. I risultati di questa innovativa ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rinomata rivista scientifica "Molecules".

Le nanoparticelle d'argento, caratterizzate da dimensioni inferiore ai 100 nanometri, sono note per le loro notevoli proprietà disinfettanti, rendendole una componente essenziale nelle nanotecnologie. Con una produzione annua che si attesta attorno alle 500 tonnellate, queste particelle ultraminiature trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, tra cui dispositivi medico-sanitari, elettrodomestici, mobili, spazzolini da denti e abiti. Tuttavia, il loro utilizzo, il lavaggio e lo smaltimento spesso comportano la dispersione di queste nanoparticelle nell'acqua, dove possono persistere intatte per un periodo prolungato.

Il nuovo materiale sviluppato per affrontare questa sfida si basa sulla silice, un composto inerte utilizzato nella produzione del vetro. Questa silice viene trattata utilizzando una tecnica di nanoimprinting, che consente di creare cavità delle stesse dimensioni delle nanoparticelle d'argento disperse nell'acqua. La dott.ssa Maria Lucia Protopapa, ricercatrice presso il Laboratorio Materiali funzionali e tecnologie per applicazioni sostenibili del Centro Ricerche ENEA di Brindisi, ha sottolineato l'importanza dell'analisi approfondita dei monoliti di silice prima e dopo la rimozione delle nanoparticelle.

Questo processo ha coinvolto una serie di analisi chimiche, termiche e morfologiche, inclusa l'impiego di microscopia elettronica ad alta risoluzione, oltre a studi porosimetrici per determinare le dimensioni e la densità dei pori presenti sulla superficie della silice.

Il Prof. Piersandro Pallavicini, coordinatore della ricerca e docente presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Pavia, ha spiegato come il materiale funziona: "Grazie anche allo sfruttamento di particolari forze fisiche attrattive, le nanoparticelle entrano nelle cavità della silice di dimensioni corrispondenti. Quando hanno aderito ai frammenti di silice molto più grandi, possono essere facilmente rimosse dall'acqua".

I test condotti in laboratorio hanno dimostrato che il materiale è straordinariamente efficace nella cattura delle nanoparticelle d'argento dalle acque. In particolare, un solo grammo di silice nanoimpressed (equivalente alla quantità contenuta in un piccolo dischetto di silice di 3 centimetri di diametro e mezzo centimetro di spessore) può rimuovere oltre 4 milligrammi di nanoparticelle d'argento, equivalente a circa un milione di miliardi di queste nanoparticelle. Questo apre la porta all'uso su larga scala di questo innovativo materiale per la rimozione non solo di nanoparticelle d'argento, ma anche di altre particelle inquinanti dalle acque reflue.

Questa collaborazione fruttuosa tra l'ENEA e l'Università di Pavia è parte di un accordo più ampio con la Regione Lombardia, mirato alla valorizzazione del capitale umano e con ricadute dirette sull'innovazione e la ricerca. Grazie a questo accordo, la Regione Lombardia ha finanziato 19 borse di dottorato di ricerca triennali (nel periodo 2019-2022) e ha contribuito alla creazione di tre laboratori ENEA in Lombardia, due dei quali sono situati presso il Parco Scientifico Tecnologico "Kilometro Rosso" e uno presso l'Università di Brescia.