CrioPurA: criogel polimerico macroporoso per sequestrare e/o rimuovere contaminanti tossici.

La N-metil-D-glucamina (NMG) è una specie chelante utilizzata per applicazioni ambientali grazie alla sua elevata efficienza chelante verso anioni metallici. La tecnologia presentata, denominata CrioPurA, è una realizzazione di idrogeli a base di NMG, prodotti tramite crio-polimerizzazione in acqua. La sintesi di materiali polimerici, funzionalizzati ad hoc con gruppi chelanti, permette costi contenuti e materiali ecosostenibili per ottenere successivamente materiali adsorbenti. In particolare la tecnica adottata per la realizzazione del materiale permette di ottenere strutture e forme di diverse dimensioni, con elevata porosità, permeabilità ed eccellente azione sequestrante verso boro, arsenico, cromo e altri metalli. CrioPura può essere rigenerata, riutilizzata ed impiegata selettivamente per il trattamento di acque.

“L’acqua è vita”. Questa frase è probabilmente uno dei messaggi più potenti e realistici, ma è spesso usata come un cliché. L’acqua infatti è stata una risorsa inesauribile per troppo tempo, finché il crescente inquinamento non ha delineato la necessità di tutelare le attuali provviste. In particolare gli ioni di metalli pesanti tossici introdotti nell’ambiente dalle attività industriali esistenti si accumulano biologicamente e non possono essere facilmente decomposti, minacciando la salute dell’uomo attraverso l’intera catena alimentare. Tra le possibili strategie di rimozione, l’adsorbimento è considerato come uno dei metodi più fattibili, versatili ed a basso costo, facendo affidamento sulle interazioni fisiche e/o chimiche tra le molecole mirate e il substrato adsorbente. Tuttavia la contaminazione dell’acqua è un problema complesso che non può essere risolta con un unico materiale. A seconda delle caratteristiche delle acque reflue industriali è necessario impiegare tecnologie mirate per l’eliminazione di contaminanti specifici. Per esempio per l’industria conciaria Cr(VI) e coloranti sono le specie più rilevanti da trattare, mentre per l’agricoltura vanno eliminati pesticidi e boro. Il nostro lavoro si propone di focalizzare l’attenzione direttamente su queste specifiche esigenze proponendo soluzioni innovative e sostenibili.

CrioPurA trova una perfetta collocazione come resina nel trattamento di acque reflue, per l’abbattimento di As(V) da acque di falda, Cr(VI) da reflui di aziende conciarie e tessili, boro (B) da reflui dell’industria microelettronica. In particolare è notevole l’elevata capacità di adsorbimento dell’arsenico (76,3 mg/g) e del cromo (130,9 mg/g), se comparata con l’analogo commerciale IRA 743, caratterizzato da valori pari a 14,7 mg/g (As) e 29,3 mg/g (Cr).  A tal proposito il primo ‘’case study’’ riguarderà l’utilizzo della tecnologia per la depurazione di acque di falda inquinate.

I principali vantaggi rispetto alle resine commerciali consistono nella: (i) circa 98% di materiale attivo chelante; (ii) peculiare architettura macroporosa interconnessa ottenuta per crio-sintesi. In particolare, la tecnica adottata per la realizzazione del materiale in oggetto permette di ottenere diverse strutture e forme di diverse dimensioni, con ottime proprietà meccaniche ed elevata porosità, permeabilità e azione sequestrante verso boro, arsenico, cromo e altri metalli.

CrioPurA, contenente il 98% di NMG, è in grado di complessare quantità maggiori di ioni metallici rispetto alle attuali resine commerciali. Inoltre, la sua natura macroporosa interconnessa fornisce percorsi di rapida diffusione dell’acqua, determinando l’accesso completo a tutti i siti chelanti disponibili, aumentando così il sequestro degli ioni.