I nanomateriali consentono di bonificare le acque del sottosuolo

Un gruppo di ricercatori indiani ha utilizzato particelle di ferro nano zerovalente rivestite di cellulosa per ripulire con successo l’acqua contaminata dal cromo

di Matteo Cavallito

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Caratterizzati da strutture che non superano in lunghezza i 100 nanometri (un decimillesimo di millimetro) i nanomateriali hanno saputo attrarre negli ultimi anni particolare attenzione. Merito delle loro molteplici proprietà biologiche, meccaniche, ottiche ed elettriche che aprono la strada a diverse applicazioni. Tra esse, sottolinea un recente studio pubblicato sul Journal of Water Process Engineering, anche gli interventi di bonifica delle acque sotterranee.

L’idea è sostenuta dai ricercatori dell’Indian Institute of Science (IISc) che hanno sviluppato una soluzione in grado di ridurre efficacemente la presenza di metalli pesanti come il cromo, un elemento tossico che si infiltra tipicamente nel suolo e nelle falde idriche attraverso gli effluenti degli scarichi industriali.

Un nuovo metodo di bonifica

“La fonte primaria di inquinamento da cromo nelle acque è rappresentata da operazioni come la galvanotecnica, la concia delle pelli e la produzione tessile, che utilizzano l’elemento per la sua capacità di resistere alla corrosione”, spiega lo studio. Il cromo esavalente resta la variante più dannosa per la salute. Attualmente, la maggior parte dei metodi di decontaminazione da metalli pesanti si basa sul prelievo di acqua dal terreno, seguito da una purificazione mediante precipitazione chimica, adsorbimento, scambio ionico e osmosi inversa effettuata in un altro luogo.

I ricercatori, da parte loro, hanno testato una soluzione diversa. Quella che prevede l’utilizzo di nanoparticelle di ferro in grado di catturare proprio i metalli. “Se le acque sotterranee sono contaminate”, spiega Prathima Basavaraju, ricercatrice e co-autrice dello studio in una nota diffusa dall’Indian Institute of Science, “possiamo iniettare queste nanoparticelle nel sottosuolo dove reagiranno con il cromo e lo immobilizzeranno, restituendo un’acqua limpida”.

L’efficacia sale al 99%

Il gruppo ha sintetizzato nanoparticelle costituite da ferro nano zero-valente (nZVI) migliorandone poi la stabilità con l’aggiunta di carbossimetilcellulosa (CMC). In queste condizioni il ferro reagisce con il cromo esavalente riducendolo alla sua forma trivalente che è meno tossica e che a sua volta, spiegano, dà luogo a una co-precipitazione. L’équipe dei ricercatori, infine, ha anche aumentato la reattività del prodotto esponendolo a composti contenenti zolfo e determinando la formazione di uno strato protettivo di solfuro di ferro sulla superficie.

Il prodotto così ottenuto, segnalano gli esperimenti, “ha mostrato un’eccezionale uniformità e resistenza alla corrosione”. Nel dettaglio, spiega lo studio, “quando il rapporto molare zolfo/ferro è stato aumentato da 0 a 0,4, l’efficienza di rimozione del cromo esavalente è passata dal 73,89% al 99%“. In sintesi, conclude la ricerca, “Esperimenti su acque sotterranee inquinate hanno dimostrato che le nanoparticelle sintetizzate possono rimuovere il cromo per un lungo periodo di tempo”.

Le prospettive dei nanomateriali

I risultati degli esperimenti, dunque, confermano le potenzialità dei nanomateriali negli interventi di ripristino dell’acqua e del suolo. Un’idea che si è ormai radicata. Lo scorso anno un articolo pubblicato sulla rivista di settore AZoNano ha evidenziato come le nanotecnologie applicate alle pratiche di miglioramento del suolo offrano un’alternativa ecologica alle tecniche tradizionali.

Secondo Priyom Bose, ricercatrice della University of Madras, in India, ed esperta di biotecnologia, in particolare, le nanoparticelle “possono facilmente disperdersi nello spazio dei pori tra le particelle del suolo, in particolare in quelle più fini che non sono sottoposte ad alta pressione”. I comuni nanomateriali, inoltre, “sono inerti e non tossici, non danneggiano il suolo e le falde acquifere”. Possono infine essere efficaci anche se applicati in quantità ridotte.