Le nanoplastiche, minuscole particelle di plastica inferiori a 200 nm, si stanno diffondendo negli ecosistemi acquatici e terrestri. Le loro piccole dimensioni li rendono particolarmente pericolosi perché possono oltrepassare le barriere biologiche e accumularsi negli organismi viventi, con effetti potenzialmente deleteri sulla salute umana e animale. Nonostante i progressi nelle tecnologie di trattamento dell’acqua, i metodi attuali mostrano limitazioni significative nella rimozione efficace di queste particelle.
I limiti dei metodi di trattamento tradizionali
I metodi tradizionali di trattamento delle acque reflue, pur essendo efficaci contro molti tipi di inquinanti, devono affrontare sfide significative quando si tratta di catturare e rimuovere le nanoplastiche. Queste particelle estremamente piccole, spesso inferiori a 200 nanometri, sfuggono regolarmente alle reti dei sistemi di filtraggio convenzionali. Ad esempio, le tecniche di coagulazione, che funzionano bene per l’agglomerazione di particelle più grandi, sono spesso inefficaci contro le nanoplastiche a causa della loro bassa massa e della tendenza a rimanere in sospensione. Allo stesso modo, i metodi basati sulla filtrazione su membrana, nonostante la loro elevata precisione, affrontano il problema del rapido intasamento dei pori, soprattutto quando le particelle sono su scala nanometrica. Questo intasamento comporta una riduzione dell’efficienza del filtraggio e un aumento dei costi operativi e di manutenzione a lungo termine. Inoltre, la stabilità chimica delle nanoplastiche rende particolarmente difficile la loro degradazione mediante processi biologici o chimici tradizionali, limitando così l’efficacia degli approcci convenzionali. Questi limiti non solo espongono gli ecosistemi acquatici a maggiori rischi di inquinamento da plastica, ma compromettono anche la sicurezza dell’acqua potabile, evidenziando l’urgente necessità di sviluppare soluzioni di trattamento più adeguate ed efficaci.
Innovazione: nanobot semoventi sensibili alla luce
Questo articolo pubblicato su Water Research presenta un nuovo approccio utilizzando nanobot fotoreattivi basati su struttura metallo-organica (MOF), che può muoversi autonomamente e catturare nanoplastiche sotto irradiazione di luce visibile. Questi nanobot, composti principalmente da ferro esacianoferrato, utilizzano la luce come fonte di energia per indurre il movimento e catturare le nanoplastiche attraverso interazioni elettrostatiche, aumentandone le dimensioni per facilitarne la rimozione.
Meccanismo d’azione dei nanobot
Il meccanismo sottostante si basa sul trasferimento intermittente di carica nella struttura dei nanobot, che induce bipolarità sulla superficie dei nanobot. Questa bipolarità consente un’interazione efficiente con le nanoplastiche caricate negativamente, portando alla loro agglomerazione e alla cattura significativamente migliorata. Questo processo non solo cattura le nanoplastiche “in volo”, ma le aggrega anche in strutture più grandi e facilmente filtrabili.
Risultati sperimentali e implicazioni
I risultati ottenuti con i nanobot fotoreattivi nella lotta all’inquinamento da nanoplastica non sono solo promettenti, ma rivoluzionari. L’efficacia di questi nanobot nel catturare e rimuovere le nanoplastiche supera di gran lunga quella dei metodi tradizionali. Presentano una notevole capacità di adsorbimento di 3.060 mg/g e una costante di velocità di 0,69 min^-1, superando i materiali di separazione tradizionali e gli approcci esistenti. Queste elevate prestazioni suggeriscono che i nanobot possono essere impiegati efficacemente in condizioni reali per trattare l’acqua contaminata da particelle di plastica estremamente piccole, che fino ad ora erano difficili da catturare.
La struttura unica dei nanobot, in grado di muoversi autonomamente sotto l’effetto della luce visibile, consente un’interazione diretta e dinamica con le nanoplastiche. Questa capacità di indurre movimenti autonomi senza la necessità di input di energia esterna riduce i costi operativi e aumenta l’efficienza del processo di trattamento. Inoltre, i complessi formati da nanobot e nanoplastiche hanno aumentato la stabilità strutturalefacilitandone così il recupero e riducendo il rischio di rilascio secondario di plastica nell’ambiente.
Inoltre, l’approccio dei nanobot apre prospettive per applicazioni ambientali più ampie, come il trattamento delle acque superficiali e sotterranee, dove la presenza di nanoplastiche è spesso sottovalutata e le tecniche convenzionali mostrano i loro limiti. L’adattabilità di questa tecnologia ai diversi contesti acquatici potrebbe quindi segnare una svolta decisiva nella gestione dell’inquinamento da plastica su scala globale.
Questo progresso rappresenta un passo avanti significativo nella gestione dell’inquinamento da nanoplastica, offrendo un metodo potenzialmente sostenibile ed efficace per pulire l’acqua contaminata. Sfruttando la luce visibile, una risorsa abbondante e non inquinante, questi nanobot potrebbero rivoluzionare il trattamento delle acque, offrendo una soluzione adatta alle sfide ecologiche contemporanee.
Source de l'article : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135423009831?via%3Dihub
