TiO
2
, ZnO, CdS, di metalli a
valenza zero come Fe, Cu, e
Zn, bimetalli come Fe/Pd, Fe/
Ni, Fe/Al, Zn/Pd e sulla scelta
dell’adeguato supporto di
crescita in merito a proprietà
meccaniche, termiche, ottiche
ed elettroniche, legate al
bilanciamento idrofilia/idrofobia,
alla stabilità chimica, alla
biocompatibilità.
Tuttavia occorre considerare
che loro possibile dispersione
nell’ambiente rappresenta già
fonte di preoccupazione a tal
punto che l’EPA ha già avviato
approfondimenti specifici con
report dettagliati [2].
Occorre sottolineare che non
tutte le possibili applicazioni
comportano dei potenziali
rischi e che alcune di esse
si presentano estremamente
interessanti, come descritto qui
di seguito.
Decomposizione e
degradazione di inquinanti
Applicazioni di nanomateriali
contenenti argento sono
utilizzabili nella disinfezione
delle acque perché capaci di
una forte azione antibatterica
dovuta al legame che formano
con i gruppi tiolici delle proteine
che induce l’inattivazione di
enzimi respiratori e formazione
di ossigeni reattivi (ROS)
che innescano una serie di
meccanismi con forte potere
ossidante sul DNA.
In presenza di UV è dimostrata
anche la foto attivazione degli
ioni Ag
+
che risultano più efficaci
nell’inattivazione dei batteri e,
inoltre, quando incorporati in
polimeri quali polimetossibenzile
o poli(L-lattico)co-poli(3-
caprolattone) hanno dimostrato
elevata efficacia contro
Escherichia coli, Salmonella
entrica e S. aureus, Aspergillus
niger.
I nanomateriali contenenti ferro
come solfuro di ferro o ferro
ossi-idrossido o alluminosilicati
sono efficacemente usati per
la riduzione e precipitazione
di ioni metallici, mentre
nanoparticelle di metalli nobili
hanno mostrato elevata capacità
di degradare idrocarburi
alogenati, per esempio l’oro
è in grado di ridurre allo stato
zero valente gli ioni mercurio
inorganici, e nanoparticelle di
ferro zerovalente (nZVI) hanno
mostrato con successo la loro
applicazione nella rimozione di
contaminati quali Cr(VI), U(IV) e
U(VI). L’utilizzo di nanoparticelle
a base di metalli zero valenti
come ferro, zinco, stagno e
alluminio trovano impiego nel
risanamento degli acquiferi da
contaminanti di varia natura,
ma ancor meglio l’effetto
decontaminante è raggiunto da
nanoparticelle bimetalliche, per
esempio Fe/Ni in rapporto 3/1,
che hanno mostrato un maggior
grado di decontaminazione e
una più elevata reattività nei
confronti di composti clorurati.
Un caso applicativo ha
mostrato l’efficacia nella
decontaminazione di TCE
ad opera di bimetalli Fe/
Ni con platino o palladio
come catalizzatori, con un
meccanismo simile a quello che
avviene nella dealogenazione
di clorofenoli con elettrodi di
grafite e ferro con palladio come
catalizzatore.
In generale la degradazione
compiuta dalla combinazione
bimetallica mostra una velocità
maggiore, anche fino a 15 volte.
Nanofiltrazione
L’utilizzo delle nanomembrane
nelle tecniche di nanofiltrazione
rappresenta al giorno d’oggi una
tecnologia molto promettente
in quanto si riesce a rimuovere
soluti a basso peso molecolare
come sali, glucosio, lattosio e
micro-inquinanti come metanolo
ed etanolo. Nella Tabella 1
viene paragonata l’efficacia di
tre nanomembrane [3]. Tutte e
tre mostrano una significativa
relazione* tra percentuale di
cattura e peso molecolare
dei composti catturati. Solo
per la membrana NTR-7450
il livello di significatività che
la cattura possa essere stata
random, per tutte le molecole
testate, è inferiore all’1%,
quindi si presta a essere un
ottimo candidato nelle pratiche
di risanamento per composti
a basso peso molecolare. Le
nanomenbrane possiedono
come vantaggi la facilità d’uso,
affidabilità e la modularità,
la facilità di formazione, la
selettività e i bassi costi, sono
dunque ben adattabili a ogni
tipo di scala d’applicazione.
L’unica limitazione consiste
nel fouling che induce danni
fisici alla membrana, ostruisce i
pori ed evita la rimozione delle
incrostazioni. Esso è causato
in genere da carbonati, sali di
fosfati e solfati di ioni bivalenti,
idrossidi di metalli, silicati e
solfuri. A tal fine possono essere
utilizzate delle sostanze per
contrastare il fenomeno, come
acido solforico o cloridrico,
o sodio esametafosfato o, in
alternativa, coagulanti nella fase
di pretrattamento. L’efficienza
di rimozione dipende dalla
membrana usata, la stessa
membrana può rimuovere l’80%
di atrazina, oppure solo il 40% di
metazaclor.
Adsorbimento
e precipitazione
Le nanotecnologie,
caratterizzate da elevato
rapporto superficie/volume
e da una spiccata polarità
superficiale, possono essere
utilizzate nell’ambito delle
bonifiche sfruttando il principio
dello scambio ionico. Il
fenomeno dell’assorbimento
consiste nell’effetto sinergico
di due differenti fenomeni ossia
quello dell’adsorbimento, che
si ha quando una particella
di sostanza contaminante
ne sostituisce un’altra sulla
superficie polarizzata esposta
formando legami molto più forti
dei precedenti (le sostanze
disciolte in fase liquida passano
in fase solida adese alle
nanoparticelle), e quello della
successiva precipitazione (se
incorre); infatti nanoparticelle di
ferro zerovalente sono in grado
di rimuovere efficacemente
As(III) e As(V) grazie a un
rapido adsorbimento seguito da
precipitazione. Nanoparticelle
di ferro sono già state utilizzate
per la detossificazione da varie
sostanze nocive come pesticidi
organo clorurati, solventi
organici clorurati, acetato di
vinile, anche se sempre è da
verificare la possibilità che si
vengano a formare intermedi
più tossici, così come studiato
nelle valutazioni delle cinetiche
di reazione. In prove in acqua
nell’arco di 30 minuti sono
stati degradati il 90% dei TCE
utilizzando le tecnologie a nZVI
senza formazione di prodotti
tossici. A seconda del tipo di
contaminante da eliminare,
le nZVI possono essere
opportunamente modificate:
per esempio ossidi di ferro
con manganese, cobalto,
rame, magnesio, zinco o
nichel sono utilizzati per la
rimozione del cromo esavalente,
oppure nanoparticelle di
magnetite modificate con acido
dimercaptosuccinico (Dmsa) per
la rimozione di Hg(II), Co(II),
Cu(II), As(V), Ag(I),Cd(II), Ti(III),
Pb(II) [4, 5].
Nanomateriali di carbonio
Negli ultimi tempi si sono
sviluppate interessanti
applicazioni utilizzando anche
una tecnica di adsorbimento
basata sull’utilizzo di cluster
a nanotubi di carbonio che
risultano molto efficaci
nella rimozione dei batteri. I
nanomateriali a base di carbonio
possiedono proprietà uniche
di adsorbimento, per gli acidi
umici, ma anche per vari metalli.
Possono essere costruiti in
forma di tubuli singoli o multipli
(a portafoglio) come in Figura 1
[6]. I CNTs hanno un diametro
compreso tra 4 e 30 nm e una
lunghezza di 1 m, nel caso
dei multi-tubuli lo spazio tra di
essi si stima essere di 3,4 Å;
sono stati efficacemente testati
su cadmio, nichel e rame,
benzene e 1,2 diclorobenzene**,
* Livello di significatività al di sotto del 5%
**Effetto decontaminante raggiunto in soli quaranta minuti
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n.11 settembre 2013
