Come le nanoparticelle magnetiche rimuovono dall’acqua le sostanze chimiche “eterne”
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I PFAS – le cosiddette “sostanze chimiche eterne” – sono ormai parte integrante di numerosi prodotti di uso quotidiano e industriali. Allo stesso tempo, sono tra le sostanze inquinanti più problematiche del nostro tempo: hanno una durata estremamente lunga, si accumulano nell’ambiente e negli organismi e sono difficili da rimuovere dall’acqua. Un gruppo di ricerca dell’Università Friedrich-Alexander di Erlangen-Norimberga (FAU), dell’Ospedale universitario di Erlangen e dell’Ufficio statale bavarese per la salute e la sicurezza alimentare, guidato dal Prof. Dr. Marcus Halik della cattedra di Materiali polimerici della FAU, ha sviluppato un processo che rimuove in modo efficiente i PFAS dall’acqua con l’ausilio di nanoparticelle magnetiche funzionalizzate.
Johannes Voß e Linda Rockmann, membri del team di Halik, hanno sviluppato a tal fine nanoparticelle di ossido di ferro funzionalizzate con particolari proprietà magnetiche, la cui superficie è stata appositamente modificata in modo da poter legare diversi PFAS. Una volta legati alle particelle di ossido di ferro, ovvero alla «ruggine», i PFAS possono essere facilmente rimossi dall’acqua con un magnete. A tal fine, gli scienziati adottano un approccio di ampio respiro: anziché concentrarsi su singoli composti PFAS, hanno voluto creare una soluzione versatile in grado di coprire il maggior numero possibile di sostanze appartenenti a questa variegata classe di composti, ovvero nanoparticelle magnetiche che possano adattarsi in modo mirato alle diverse esigenze del trattamento delle acque.
Focus sulle microplastiche onnipresenti
Il nuovo studio del team di Halik amplia le possibilità di applicazione della depurazione magnetica dell’acqua includendo un’ulteriore classe di sostanze inquinanti di grande rilevanza. Gli scienziati sono riusciti per la prima volta a dimostrare che il principio di base può essere applicato non solo alle singole molecole di PFAS, ma anche alle microplastiche contenenti fluoro. Le microplastiche contenenti fluoro si formano, ad esempio, come residui di abrasione durante il lavaggio di indumenti tecnici o sono presenti nei cosmetici.
Il vantaggio decisivo di questa tecnologia risiede nella chimica superficiale su misura delle particelle. A seconda della funzionalizzazione, le particelle di ossido di ferro presentano proprietà diverse: il materiale utilizzato nello studio rimuove in modo affidabile un ampio spettro di PFAS anche da campioni d’acqua contaminati da sostanze e organismi di vario tipo, come l’acqua di lavaggio o l’acqua di fiume. Altre nanoparticelle di ossido di ferro con cui ha lavorato il team di Halik possono essere rigenerate dopo la separazione magnetica e riutilizzate più volte. Inoltre, le particelle di ossido di ferro sono tecnicamente scalabili e non tossiche.
«La nostra tecnologia copre quindi un ampio spettro, che va dagli inquinanti molecolari alle particelle microscopiche, e sottolinea il potenziale delle nanoparticelle di ossido di ferro funzionalizzate come piattaforma versatile e sostenibile per il trattamento delle acque, compresi i campioni d’acqua con contaminazioni complesse», spiega il professor Halik.
Risultati positivi anche in condizioni reali
Per i ricercatori era particolarmente importante dimostrare che il processo funzionasse anche al di fuori del laboratorio. Per questo motivo, il team ha testato la tecnologia su una fonte di acqua potabile realmente contaminata, su acqua di fiume, su acque di lavaggio provenienti dalla bonifica del suolo e su acque di lavaggio di tessuti per attività all’aperto. In questo modo è stato possibile ridurre dell’87% le concentrazioni di PFAS da una fonte di acqua potabile contaminata, scendendo al di sotto del nuovo valore limite vigente in Germania di 100 nanogrammi per litro. Inoltre, è stato possibile rimuovere con successo dall’acqua anche le microplastiche contenenti fluoro tramite il metodo magnetico.
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