Con una stima di 1 miliardo di persone senza accesso all’acqua potabile e 2 milioni di vittime all’anno, la contaminazione con metalli pesanti, in particolare il piombo, è attualmente una delle principali cause di morte nel mondo.

Negli ultimi decenni un aumento della produzione di energia e dell’utilizzo di metalli pesanti nei processi industriali, hanno causato un aumento dell’esposizione umana ai metalli pesanti tossici.

Scarsità d’acqua nel mondo Ph: lavacedinomas.org

I metodi di purificazione esistenti spesso non possono affrontare questo problema in modo rapido ed economico, perciò è importante trovare delle nuove soluzioni efficienti. Per questo motivo i ricercatori  dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), hanno realizzato un nuovo materiale in grado di rimuovere dall’acqua i metalli pesanti in modo semplice e veloce: il Fe-BTC / PDA

La ricerca

Fe-BTC / PDA è un nuovo composito polimero MOF (strutture metallorganiche), formato da materiali cristallini che riescono a formare strutture con porosità molto elevata. Durante gli studi hanno scoperto che il nuovo materiale è in grado di estrarre grandi quantità di ioni piombo (Pb 2+) e mercurio (Hg 2+) da campioni di acqua con selettività e velocità senza precedenti, in meno di 1 minuto.

Struttura schematica del MOF realizzata dai ricercatori dell’EPFL di Losanna

In particolar modo, nei campioni d’acqua con quantità di piombo simili a quelli presenti a Flint, nel Michigan, (la città è divenuta famosa nel 2016 per le elevate concentrazioni di piombo nella fornitura idrica), dove il materiale è riuscito a rimuovere il 40% del suo peso in piombo, riducendo rapidamente le concentrazioni di piombo a 2 parti per miliardo, ovvero il limite fissato dall’EPA (l’Agenzia per la protezione dell’ambiente statunitense) per la potabilità dell’acqua.

Il nuovo materiale ha mostrato un’efficienza ancora maggiore con il mercurio, in grado di rimuove oltre 1,6 volte il proprio peso. Si è dimostrato stabile sia in acque dolci che marine e resistente alle incrostazioni, anche in presenza di concentrazioni elevate di sostanze organiche.

 

Perché funziona?

Le proprietà osservate sono state raggiunte grazie all’introduzione di porosità a un polimero intrinsecamente non poroso inserito all’interno di un MOF. Queste finestre nanoporose consentono quindi una facile separazione di metalli pesanti dall’acqua contaminata e riducono anche la diffusione di grandi composti organici che possono interferire durante il processo.

Combinando la facile separazione, con costi contenuti, stabilità a lungo termine e alte prestazioni, questo nuovo materiale potrebbe cambiare la tecnologia di purificazione dell’acqua, sia a casa che per acque reflue.

Inoltre attraverso una scelta mirata di MOF, questa nuova tecnologia può essere utilizzata per purificare selettivamente una vasta gamma di contaminanti presenti nell’acqua, sbloccando così nuove proprietà utili nel campo della chimica.