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Nuovo materiale a basso costo dal design innovativo per combattere l'inquinamento dell'aria e dell'acqua

INGEGNERIA E TECNOLOGIANuovo materiale a basso costo dal design innovativo per combattere l'inquinamento dell'aria e dell'acqua

Lo studio ha prodotto un nuovo materiale che potrebbe assorbire gli inquinanti dell'aria e dell'acqua e potrebbe essere un'alternativa sostenibile a basso costo al carbone attivo attualmente utilizzato

Inquinamento rende la terra, l'acqua, l'aria e altri componenti dell'ambiente del nostro pianeta sporchi, pericolosi e inadatti all'uso. Inquinamento è causato dall'introduzione artificiale o dall'ingresso di uno o più contaminanti in un ambiente naturale. L'inquinamento è di vario tipo; esempio, l'inquinamento del suolo è causato principalmente dai rifiuti domestici o dai rifiuti e dai rifiuti industriali delle società commerciali. L'inquinamento dell'acqua è causato dall'introduzione di sostanze estranee nell'acqua, tra cui sostanze chimiche, acque reflue, pesticidi e fertilizzanti o metalli come il mercurio. L'inquinamento atmosferico è causato da particelle nell'aria provenienti da combustibili bruciati, come la fuliggine, contenente milioni di minuscole particelle che fluttuano nell'aria. Un altro tipo comune di inquinamento atmosferico sono i gas pericolosi, come anidride solforosa, monossido di carbonio, ossidi di azoto e vapori chimici. Inoltre, inquinamento dell'aria possono anche assumere la forma di gas serra (come l'anidride carbonica o l'anidride solforosa) e favorire il riscaldamento del nostro pianeta attraverso l'effetto serra. Un altro tipo di inquinamento è l'inquinamento acustico quando il suono proveniente da aerei, industrie o altre fonti raggiunge livelli dannosi.

Nonostante i grandi sforzi compiuti negli ultimi anni per ripulire l'ambiente, l'inquinamento rimane un grave problema e pone continui rischi per la salute, colpendo 200 milioni di persone in tutto il mondo. I problemi sono innegabilmente maggiori nei paesi in via di sviluppo, dove le fonti tradizionali di inquinamento come le emissioni industriali, i servizi igienici inadeguati, la gestione inadeguata dei rifiuti, le forniture di acqua contaminata e l'esposizione all'inquinamento dell'aria interna da combustibili da biomassa colpiscono un gran numero di persone. Anche nei paesi sviluppati, tuttavia, l'inquinamento ambientale persiste, soprattutto tra i settori più poveri della società. Sebbene i rischi siano generalmente più elevati nei paesi in via di sviluppo, dove la povertà, i vincoli economici per l'adozione della tecnologia e le leggi ambientali deboli si combinano per causare alti livelli di inquinamento. Questo rischio è ulteriormente aggravato da acqua non sicura, scarsa igiene, scarsa igiene e inquinamento dell'aria interna. L'inquinamento ha effetti dannosi sui bambini non ancora nati e in crescita e l'aspettativa di vita può arrivare fino a 45 anni a causa di tumori e altre malattie. Inquinamento atmosferico e idrico è un killer silenzioso e si pensa che influisca negativamente sul nostro pianeta e, a sua volta, sull'umanità. L'aria che respiriamo ha una composizione chimica molto definita che è il 99 percento di azoto, ossigeno, vapore acqueo e gas inerti. L'inquinamento atmosferico si verifica quando cose che normalmente non vengono aggiunte all'aria. Il particolato - particelle solide e goccioline liquide presenti nell'aria ed emesse da centrali elettriche, industrie, automobili e incendi - è ormai onnipresente nelle città e persino nelle aree suburbane. Inoltre, milioni di tonnellate di effluenti industriali vengono rilasciati nelle acque del mondo ogni anno . Sia il particolato che i coloranti sono altamente tossici per l'ambiente, l'ecosistema e per l'umanità.

Vari metodi e procedure sono abitualmente utilizzati per affrontare l'inquinamento dell'aria e dell'acqua, tra cui filtrazione, scambio ionico, coagulazione, decomposizione, adsorbimento, ecc. e ciascuno di questi metodi mostra diversi tassi di successo. Se confrontato, l'adsorbimento è considerato più fattibile perché semplice, facile da usare, con alta efficienza, praticità d'uso ecc. Tra i vari adsorbenti, nell'abbattimento dell'inquinamento dell'aria e delle acque reflue, il carbone attivo è l'adsorbente più comunemente usato. Chiamato anche carbone attivo, è una forma di carbone lavorato per avere pori piccoli e a basso volume che aumentano la superficie disponibile per l'assorbimento o le reazioni chimiche. In effetti, il carbone attivo è il gold standard negli adsorbenti. Il carbonio ha un'affinità naturale per gli inquinanti organici come il benzene, che si legano alla sua superficie. Se si “attiva” il carbone, cioè a vapore a 1,800 gradi, si formano piccoli pori e sacche che ne aumentano la superficie. Pesticidi, cloroformio e altri contaminanti scivolano nei fori di questo nido d'ape e si mantengono saldamente. Inoltre, nessun carbonio rimane nell'acqua una volta che è stato accuratamente trattato. Gli impianti di trattamento delle acque nei paesi in via di sviluppo come la Cina e l'India usano abitualmente carbone attivo. Allo stesso modo, il carbone attivo ha proprietà speciali che aiutano a rimuovere i composti volatili, gli odori e altri inquinanti gassosi dall'aria. Il modo in cui funziona è abbastanza semplice. Ci sono alcuni aspetti negativi del carbone attivo, in primo luogo è molto costoso e ha una durata di conservazione molto breve in quanto può essere utilizzato solo fino a quando i suoi pori non si riempiono, motivo per cui è necessario cambiare il filtro di tanto in tanto. Il carbone attivo è inoltre difficile da rigenerare e la sua efficacia diminuisce nel tempo. Non sono efficaci nel rimuovere quei contaminanti che non sono attratti dai carboni o da batteri e virus patogeni.

Un'alternativa economica e sostenibile

In un recente studio pubblicato in Frontiere della chimica, i ricercatori hanno creato un materiale sostenibile a basso costo accessibile per affrontare l'inquinamento dell'aria e dell'acqua. Questo nuovo materiale poroso "verde" prodotto da rifiuti solidi e abbondanti polimeri naturali organici sembra molto promettente in termini di assorbimento di inquinanti nelle acque reflue e nell'aria rispetto al carbone attivo e viene etichettato come "alternativa economica". Questo nuovo adsorbente "verde" è una combinazione di una materia prima naturalmente abbondante - un polisaccaride chiamato alginato di sodio che può essere estratto da alghe e alghe - con un sottoprodotto industriale - fumo di silice (prodotto della lavorazione della lega di silicio metallico). È stato sintetizzato molto facilmente e consolidato dalle proprietà gelificanti dell'alginato e dalla decomposizione della porosità controllata dal bicarbonato di sodio a basse temperature a diverse lunghezze di scala. Per i test sull'inquinamento delle acque reflue, è stato utilizzato un colorante blu come inquinante modello. Si è visto che il nuovo materiale ibrido ha assorbito e rimosso il colorante con un'efficienza di circa il 94 percento, il che è stato molto incoraggiante. Sono state rimosse anche concentrazioni molto elevate di questo colorante. Questo materiale ha mostrato capacità incoraggianti per intrappolare il particolato dai gas di scarico diesel. Lo studio condotto dal Dr.ElzaBontempi dell'Università di Brescia, Italia, conclude che questo materiale è stato in grado di sostituire il carbone attivo in modo molto efficiente nella sua capacità di catturare sia il particolato fine nell'aria che anche gli inquinanti organici nelle acque reflue, riducendo così l'inquinamento .

Questo è un lavoro entusiasmante, poiché questo nuovo materiale è prodotto in modo molto innovativo ed economico da polimeri naturalmente abbondanti e scarti industriali che vengono comunque sempre scartati. Questo nuovo materiale, definito "ibrido organico-inorganico", non è solo a basso costo, è anche sostenibile e rigenerabile e potrebbe effettivamente sostituire il carbone attivo e diventare una scelta preferita. Ha anche consumato meno energia durante la produzione (l'energia "incarnata") e quindi lascia un'impronta di carbonio molto inferiore. Questo materiale è anche autostabilizzante e non richiede un trattamento termico ad alte temperature e può anche essere scalato per diverse sperimentazioni. I test in corso indicano inoltre che può essere conservato a condizioni ambientali e diventa solo più stabile nel tempo senza degradarsi affatto. Pertanto, è altamente versatile e potrebbe avere un'ampia gamma di applicazioni nella filtrazione dell'aria e dell'acqua. Ciò genera un'enorme speranza per combattere l'inquinamento dell'aria e dell'acqua e proteggere la madre terra e l'umanità.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

Zanoletti A et al. 2019. Un nuovo materiale ibrido poroso derivato dai fumi di silice e dall'alginato per una riduzione sostenibile degli inquinanti. Frontiere della chimica. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060

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