I ricercatori della RMIT University hanno sviluppato un materiale magnetico riutilizzabile in grado di rimuovere oltre il 95% di microplastiche e nanoplastiche dalle acque reflue in circa un'ora. Il materiale cattura anche una serie di altri contaminanti, tra cui sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche, metalli pesanti e farmaci. La ricerca, pubblicata sul Chemical Engineering Journal, amplia il lavoro che il team aveva presentato per la prima volta nel 2022.
La portata del problema delle microplastiche è ben documentata. Particelle di plastica sono ormai presenti nell'acqua potabile, nelle catene alimentari e nel flusso sanguigno umano a livello globale. Le nanoplastiche, che misurano meno di un micrometro, si sono rivelate particolarmente difficili da affrontare su larga scala. Attualmente non esiste un metodo consolidato per la rimozione su vasta scala di particelle di queste dimensioni.
Cosa fa il materiale
Nei test di laboratorio, l'adsorbente ha rimosso particelle di dimensioni fino a 30 nanometri. Si tratta di una gamma dimensionale che i sistemi di filtrazione convenzionali non sono in grado di gestire. Circa l'80% dei contaminanti è stato eliminato entro i primi 15 minuti di trattamento. Questa rapidità è importante perché la maggior parte degli impianti di depurazione municipali opera con cicli di tempo molto ristretti.
Il materiale ha dimostrato di essere efficace su diverse tipologie di plastica comuni, tra cui polietilene, polipropilene e poliestere. La sua efficacia è rimasta inalterata sia in acqua dolce che salata. Oltre alla plastica, i ricercatori hanno registrato elevati tassi di rimozione di mercurio, cromo, rame, coloranti sintetici e ibuprofene.
La professoressa Nicky Eshtiaghi della RMIT ha descritto la cattura delle nanoplastiche come un passo avanti fondamentale. "Non esiste ancora una soluzione consolidata su larga scala per rimuoverle", ha affermato. Il primo autore, il dottor Muhammad Haris, ha dichiarato che il materiale è stato progettato specificamente per rimuovere rapidamente micro e nanoplastiche.
Prove industriali e recupero magnetico
Il team ha testato la tecnologia nelle acque reflue delle lavanderie industriali, una fonte significativa di inquinamento da fibre sintetiche. Il materiale ha rimosso oltre l'88% delle microfibre di poliestere e dei coloranti, nonostante la presenza di tensioattivi e materia organica nell'acqua. Si tratta di un risultato importante. Gli effluenti delle lavanderie sono chimicamente complessi e molti metodi di trattamento perdono efficacia in tali condizioni.
Un sistema prototipo, sviluppato in collaborazione con One Eye Industries in Canada, ha dimostrato che l'adsorbente può essere separato magneticamente dall'acqua e recuperato rapidamente dopo ogni utilizzo. Il recupero magnetico risolve un ostacolo fondamentale alla diffusione commerciale. Se un materiale non può essere recuperato e riutilizzato in modo efficiente, i costi operativi diventano proibitivi su larga scala.
Anche il processo produttivo è migliorato in modo sostanziale. Il team ora produce il materiale a temperatura ambiente utilizzando meno materie prime costose. I ricercatori affermano che i costi di produzione sono inferiori di circa il 75% rispetto alle versioni precedenti. Il materiale può essere riutilizzato più volte.
Percorsi commerciali e contesto normativo
RMIT ha avviato le prime discussioni commerciali con Fire and Test Australasia, un'azienda di proprietà indigena con sede a Geelong, nello stato di Victoria. La partnership si concentra sul trattamento delle acque piovane e reflue, comprese le applicazioni a livello comunitario. I ricercatori stanno inoltre collaborando con Star Water Group, tra i cui clienti figurano operatori del mercato statunitense.
Questa attenzione rivolta agli Stati Uniti ha una logica ben precisa. Negli ultimi anni, le autorità di regolamentazione americane hanno inasprito gli standard sia per le microplastiche che per i PFAS. La domanda di opzioni di trattamento avanzate è in aumento tra gli operatori municipali e industriali, sotto pressione per conformarsi ai nuovi limiti. La combinazione di elevate prestazioni di cattura e recupero magnetico a basso costo conferisce a questo approccio una plausibile validità commerciale in tale contesto.
Questa tecnologia ha potenziale anche nei sistemi decentralizzati. Molte regioni non hanno accesso a infrastrutture di trattamento su larga scala. Un materiale che agisce rapidamente, si recupera in modo pulito e può essere prodotto a costi inferiori potrebbe essere utile per le piccole comunità e le aree remote dove gli impianti convenzionali sono impraticabili.
A che punto siamo
I risultati pubblicati finora provengono da test di laboratorio e su prototipi. Il passaggio dalle prestazioni in laboratorio all'implementazione su vasta scala in ambito municipale o industriale comporta una serie diversa di sfide ingegneristiche e normative. I ricercatori hanno riconosciuto che i partner commerciali stanno attualmente valutando tali questioni.
L'inquinamento da plastica e la contaminazione chimica persistente si sovrappongono sempre più, diventando una fonte di preoccupazione per enti regolatori e investitori. Aziende di servizi pubblici, produttori tessili e utenti industriali di acque reflue subiscono pressioni crescenti per dimostrare l'efficacia di strategie di trattamento credibili. Un materiale in grado di trattare simultaneamente microplastiche, nanoplastiche, metalli pesanti e PFAS, e di farlo entro tempi di trattamento effettivamente utilizzabili dagli operatori, avrebbe un'ampia applicabilità in diversi settori, a condizione che le prestazioni sul campo corrispondano ai dati di laboratorio.
