Nanofiltrazione: rimozione efficace del glifosato dall'acqua
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Le membrane con pori di dimensioni nanometriche possono filtrare l'erbicida glifosato e il suo prodotto di degradazione AMPA dall'acqua. L'efficacia dipende non solo dalle dimensioni e dalla carica delle molecole, ma anche dalla loro idratazione: più spesso è il guscio d'acqua, più difficile è il passaggio attraverso la membrana. È quanto hanno scoperto i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Le loro scoperte contribuiranno a migliorare ulteriormente la nanofiltrazione per fornire acqua pulita alle popolazioni di tutto il mondo. Risultati pubblicati su Nature Communications. (DOI: 10.1038/s41467-026-71492-y)
L'acqua è essenziale per ogni forma di vita - la contaminazione danneggia l'uomo e l'ambiente. Gli erbicidi utilizzati in agricoltura per controllare le erbe infestanti rappresentano una sfida particolare. L'erbicida più utilizzato al mondo è il glifosato. Gli esperti non sono concordi nel valutarne l'uso, poiché gli studi indicano possibili rischi come l'effetto cancerogeno per l'uomo, danni ai nervi ed effetti sulla biodiversità. Il glifosato può entrare nel ciclo dell'acqua dopo l'uso nei giardini o in agricoltura. Per proteggere le risorse idriche sono necessarie tecnologie di trattamento efficienti.
Le membrane permettono il passaggio dell'acqua e trattengono gli inquinanti
I ricercatori dell'Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT) del KIT stanno lavorando su materiali innovativi per membrane che permettono all'acqua di passare e trattenere gli inquinanti. In un nuovo studio, hanno collaborato con ricercatori dell'Università della Ruhr di Bochum, dell'Università della Boemia meridionale di České Budějovice nella Repubblica Ceca e dell'Università di Łódź in Polonia per studiare come il glifosato e l'acido aminometilfosfonico (AMPA) possano essere rimossi utilizzando membrane di nanofiltrazione. L'AMPA si forma principalmente nel suolo come prodotto di degradazione del glifosato. Ha proprietà chimiche simili, ma viene trattenuto più a lungo.
La nanofiltrazione è un processo guidato dalla pressione in cui i pori delle membrane misurano solo pochi nanometri. "Le nostre indagini dimostrano che la rimozione di inquinanti come il glifosato dipende non solo dalle dimensioni delle molecole e dalla loro carica, ma anche fortemente dall'ambiente idrico", afferma la professoressa Andrea Iris Schäfer dell'IAMT del KIT e autore corrispondente dello studio. "Questa scoperta ci aiuta a migliorare ulteriormente la nanofiltrazione e quindi a fornire acqua pulita e sicura alle popolazioni di tutto il mondo".
Le membrane di nanofiltrazione trattengono gli inquinanti in vari modi: in primo luogo, funzionano come un setaccio. Le molecole più grandi dei pori non possono passare. In secondo luogo, molte membrane sono dotate di cariche elettriche e respingono gli ioni con la stessa carica. In terzo luogo, le molecole in acqua sono spesso circondate da un guscio di molecole d'acqua attaccate. L'idratazione influenza la dimensione delle molecole nell'acqua e la difficoltà di passaggio attraverso la membrana.
Valori di pH più elevati sono associati a una maggiore idratazione delle molecole.
"Siamo riusciti a dimostrare che il valore del pH della soluzione acquosa e la pressione durante la nanofiltrazione hanno un'influenza decisiva sulla rimozione del glifosato e dell'AMPA", afferma Phuong Bich Trinh, dottorando presso l'IAMT. A seconda del valore del pH, cioè di quanto acida o basica sia la soluzione, le molecole possono essere caricate in modo diverso. A valori di pH più elevati, l'esclusione della carica diventa più importante. Questo aumenta anche l'idratazione delle molecole, rendendo più facile la rimozione del glifosato e dell'AMPA dall'acqua. Tuttavia, una pressione più elevata può portare alla distruzione parziale dello strato di idratazione, che a sua volta rende più difficile la rimozione.
Tuttavia, lo strato di idratazione delle sostanze organiche è difficile da misurare. Per le loro indagini, gli scienziati della Ruhr-Universität Bochum hanno utilizzato la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (spettroscopia FTIR), in cui la luce infrarossa interagisce con le vibrazioni molecolari. I ricercatori dell'Università della Boemia meridionale di Budweis e dell'Università di Lodz hanno integrato gli esperimenti con simulazioni di dinamica molecolare al computer. Lo studio fornisce un contributo significativo alla comprensione dei dettagli molecolari del processo di filtrazione e aiuta a rendere le tecnologie di nanofiltrazione ancora più efficaci e più efficienti dal punto di vista energetico e dei costi in futuro.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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