Una membrana catalitica sviluppata da ricercatori dell’Arizona State University ha rimosso oltre il 90% di ciascuno dei sei composti PFAS testati e l’83% del fluoro totale in una prova durata 58 giorni. La tecnologia non si limita a filtrare queste sostanze, ma punta a degradarle: un possibile passo avanti contro i cosiddetti «inquinanti eterni», anche se restano ostacoli da superare prima di poterla usare su larga scala.
I PFAS, sigla di sostanze per- e polifluoroalchiliche, sono una famiglia di composti sintetici che resistono alla degradazione nell’ambiente. «Tutti abbiamo PFAS nel nostro organismo. Restano nell’ambiente e risalgono la catena alimentare: sono quindi un grave problema che ci lasceranno in eredità», ha dichiarato Bruce Rittmann, direttore del Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology.
I trattamenti convenzionali dell’acqua potabile, come i filtri a carbone attivo, le resine a scambio ionico e l’osmosi inversa, possono estrarre i PFAS dall’acqua, ma non li distruggono: li intrappolano. Il processo genera così filtri esausti e salamoie concentrate che contengono rifiuti pericolosi. Questi vengono poi interrati o inceneriti, spostando il problema invece di eliminarlo.
«I PFAS sono difficili da degradare e i normali processi che utilizziamo non funzionano», ha aggiunto Rittmann. La loro resistenza dipende dal legame tra carbonio e fluoro, uno dei più forti della chimica organica. Gli atomi di fluoro proteggono lo scheletro di carbonio come un’armatura, rendendo difficile l’azione dei microbi e delle sostanze chimiche. «Non c’è davvero un punto da cui iniziare a degradarlo», ha spiegato Rittmann.
Per affrontare il problema, il gruppo di Rittmann ha collaborato con ricercatori della Rice University, della Tongji University, della National University of Singapore e della Nanjing University. Invece di agire direttamente sui PFAS dispersi nell’acqua, il gruppo ha realizzato una membrana a fibra cava, rivestita all’esterno con nanoparticelle di palladio.
Il sistema fa passare idrogeno gassoso pressurizzato all’interno delle fibre. L’idrogeno si diffonde attraverso le pareti e raggiunge il palladio, che separa le molecole di idrogeno — ciascuna composta da due atomi — in atomi singoli, molto reattivi. Intanto, i PFAS presenti nell’acqua si legano alla superficie del catalizzatore, avvicinandosi all’idrogeno attivato. Quando i due entrano in contatto, il palladio favorisce una reazione che rimuove il fluoro e trasforma i composti in componenti descritti come innocui.
Nella prova continuativa di 58 giorni, la membrana ha trattato acqua contenente una miscela di sei composti PFAS considerati prioritari dalle autorità di regolamentazione. Secondo lo studio, ha rimosso più del 90% di ciascun composto e l’83% del fluoro totale.
I PFAS si trovano in concentrazioni elevate nelle acque sotterranee vicino a basi militari, discariche municipali, aeroporti e impianti di trattamento delle acque reflue in tutto il mondo. Possono accumularsi nelle colture, nel bestiame e nei tessuti umani. L’esposizione è stata associata al cancro ai reni, a patologie della tiroide, a disfunzioni del sistema immunitario e a ritardi nello sviluppo.
Un metodo capace di degradare un’ampia gamma di PFAS potrebbe contribuire al risanamento ambientale, ma la tecnologia deve ancora essere perfezionata prima di un eventuale impiego nei sistemi idrici municipali. Una delle sfide è ridurre la quantità di palladio necessaria e, di conseguenza, i costi: il metallo prezioso viene scambiato a circa 50.000 dollari al chilogrammo. In pratica, il reattore potrebbe essere affiancato ai sistemi di filtrazione esistenti, che concentrerebbero i PFAS prima del trattamento catalitico del flusso di rifiuti.
Fonte: interestingengineering.com
