I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un nuovo materiale di filtrazione a base di seta naturale e cellulosa può rimuovere un’ampia varietà di sostanze chimiche persistenti e metalli pesanti.
La contaminazione dell’acqua da parte delle sostanze chimiche utilizzate nella tecnologia odierna è un problema in rapida crescita a livello globale. Un nuovo materiale di filtrazione sviluppato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology potrebbe fornire una soluzione naturale. Il materiale, composto da seta naturale e cellulosa, può rimuovere un’ampia varietà di sostanze chimiche persistenti e metalli pesanti. Inoltre, le sue proprietà antimicrobiche possono aiutare a impedire che i filtri si sporchino. I risultati sono descritti sulla rivista ACS Nano.
Le sostanze chimiche PFAS sono una famiglia di composti particolarmente duraturi noti anche come “sostanze chimiche eterne” e sono presenti in un’ampia gamma di prodotti, tra cui cosmetici, imballaggi alimentari, indumenti resistenti all’acqua, schiume antincendio e rivestimenti antiaderenti per pentole. Uno studio recente ha identificato 57.000 siti contaminati solo negli Stati Uniti. L’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti ha stimato che la bonifica da PFAS costerà 1,5 miliardi di dollari all’anno, per soddisfare le nuove normative che richiedono di limitare il composto a meno di 7 parti per trilione nell’acqua potabile.
Il team del MIT ha ideato un modo per trasformare le proteine della seta in cristalli uniformi in scala nanometrica, o “nanofibrille”, attraverso un metodo di fusione a goccia a base d’acqua, rispettoso dell’ambiente, a temperatura ambiente.
Il metodo usato dai ricercatori del MIT
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno utilizzato un metodo di autoassemblaggio in cui la proteina fibroina della seta viene sospesa in acqua e quindi trasformata in nanofibrille inserendo “semi” di nanocristalli di cellulosa. Ciò fa sì che le molecole di seta precedentemente disordinate si allineino insieme lungo i semi, formando la base di un materiale ibrido con nuove proprietà distinte.
Integrando la cellulosa nelle fibrille a base di seta che potrebbero essere formate in una sottile membrana e quindi regolando la carica elettrica della cellulosa, i ricercatori hanno prodotto un materiale altamente efficace nella rimozione dei contaminanti nei test di laboratorio.
La carica elettrica della cellulosa conferisce al materiale forti proprietà antimicrobiche. Un vantaggio significativo se si pensa che una delle cause principali di guasto nelle membrane di filtrazione è l’incrostazione da parte di batteri e funghi.
“Questi materiali possono davvero competere con i materiali standard nella filtrazione dell’acqua quando si tratta di estrarre ioni metallici e questi contaminanti emergenti, e possono anche superare alcuni di essi attualmente” afferma il ricercatore Benedetto Marelli. Nei test di laboratorio, i materiali sono stati in grado di estrarre ordini di grandezza maggiori di contaminanti dall’acqua rispetto ai materiali standard attualmente utilizzati, carbone attivo o carbone attivo granulare.
I miglioramenti futuri
Ora il team americano prevede di continuare a lavorare per migliorare il materiale, soprattutto in termini di durata e disponibilità dei materiali di origine. Mentre le proteine della seta utilizzate possono essere disponibili come sottoprodotto dell’industria tessile della seta, se questo materiale dovesse essere ampliato per soddisfare le esigenze globali di filtrazione dell’acqua, la fornitura potrebbe essere insufficiente. Inoltre, materiali proteici alternativi potrebbero rivelarsi in grado di svolgere la stessa funzione a un costo inferiore.
Inizialmente, il materiale potrebbe essere impiegato come filtro al punto di utilizzo, cioè collegato a un rubinetto della cucina; in seguito potrebbe fornire filtrazione nelle forniture idriche comunali, ma solo dopo ulteriori test che eliminano il rischio di contaminazione nella fornitura idrica. Ma un grande vantaggio del materiale, è che sia la seta che i costituenti della cellulosa sono considerati sostanze di qualità alimentare, quindi la contaminazione è improbabile.
Reprinted with permission of MIT News.
