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n.11 settembre 2013
etilbenzene, zinco, fenoli***
e potrebbero trovare anche
applicazioni nella riduzione
del biofouling data la spiccata
attività antimicrobica per batteri
gram-positivi e gram-negativi.
L’adsorbimento dipende molto
dalla condizioni di crescita dei
nanotubuli come temperature
e tempo, dall’eventuale
interazione con gas, infatti,
se interagiscono con N
2
nella
fase di crescita, le superfici
terminali saranno lisce
eliminando completamente
l’effetto adsorbente. Nelle
tecniche di trattamento di acque
contaminate, i nanotubuli in
carbonio, coniugati con ossidi di
titanio consentono un’efficace
rimozione di coloranti, fenoli e
derivati, acidi umici e derivati,
e ioni metallici; in aggiunta se
vengono applicati con polimeri
nanocompositi, essi precipitano
rapidamente: i precipitati
possono poi essere rimossi
dall’acqua, filtrati e centrifugati
per recuperare i metalli pesanti.
I nanosensori
Notevolmente interessanti
sul piano della ricerca e delle
possibili ricadute industriali
sono i nanosensori che, rispetto
alla sensoristica tradizionale
possiedono maggiore selettività,
sensibilità e stabilità e, a tali
vantaggi, si unisce il basso
costo di produzione.
Sono dunque estremamente utili
per una valutazione attendibile
del livello di inquinamento,
infatti sono in grado di
individuare tossine, metalli
pesanti, contaminanti organici in
atmosfera, acque e suolo.
Nano-biosensori a base
di grafene, realizzati con
sovrapposizione di più strati tra
cui grafene-oro, cadmio-tellurio
e cadmio-zolfo, nanoparticelle
di oro, enzima perossidasi di
rafano mostrano una sensibilità
undici volte maggiore rispetto
ad altri nanosensori proprio
per le spiccate caratteristiche
di conducibilità apportate dal
grafene (Figura 2), a tal punto
da essere considerato al giorno
d’oggi il biosensore che offre
le più importanti prospettive
industriali di applicazione [7].
Le applicazioni del grafene nel
settore ambientale
La ricerca sul grafene ha origine
in tempi recenti.
Anche se scoperto nel lontano
1656 in Inghilterra è rimasto
nascosto da un tratto di matita
ed inutilizzato, forse, per la
sua estrema semplicità e
familiarità, come commenta
Ludwig Wittgenstein (filosofo
e professore di filosofia
all’Università di Cambridge).
Dalla sua ‘riscoperta’ è
stato ritenuto di notevole
valore scientifico, sia per le
caratteristiche elettroniche
di ‘fascia alta’, sia per i costi
sostenibili; pertanto nel primo
lustro del terzo millennio ha
risvegliato un importantissimo
interesse scientifico che
prelude una significativa fase di
sfruttamento industriale.
Al giorno d’oggi le applicazioni
potenziali del grafene e dei
suoi derivati (Figura 3) [8]
sono tra le più svariate come
adsorbente, fotodegradante e
fotoriduttore: tra quelle legate
al risanamento ambientale
prima di tutto ricordiamo il suo
uso nelle bonifiche, infatti molti
nanomateriali a base di grafene
sono in fase di studio per
rimuovere inquinanti organici ed
inorganici dalle acque attraverso
adsorbimento, decomposizione
e riduzione chimica. Tra le
applicazioni come adsorbente, è
considerato validissimo quando
costruito con ultrasonicazione
e centrifugazione di metil-
pirrolidinone: con questa tecnica
di sintesi, è stata dimostrata la
sua efficacia nella rimozione
di Pb(II) [9], Cd(II), Co(II)
[10], U(VI) e altri attinidi come
Am(III), Th(IV), Pu(IV), Np(V) e
prodotti di fissione Sr(II), Eu(III)
e Tc(VII) [11]. Nel caso del
piombo si sono misurate delle
rimozioni da reflui compiute
a opera di nanoparticelle
sintetizzate direttamente da
fiocchi di grafene fino a 406
mg/g di Pb(II). Altri hanno
utilizzato grafene solfonato per
rimuovere naftalene e naftolo
fino a 2,33 mmol/g e 2,41
mmol/g rispettivamente che
corrispondono a valori più alti
rispetto agli altri materiali finora
in uso. Spesso per la rimozione
di inquinanti si incorporano
nanoparticelle magnetiche
di Fe
3
O
4
utili per facilitare
l’allontanamento dalla soluzione
acquosa dei contaminanti:
l’applicazione del composito
grafene/Fe
3
O
4
induce valori di
decontaminazione fino a 190
mg/g per il metilene blu e altri
fino a 167,2 mg/g.
Se poi durante la crescita
il grafene è alimentato da
nanoparticelle di metalli nobili
come oro, platino e palladio si
nota un notevole incremento
delle sue proprietà elettroniche
in applicazioni finora usate
solo nella purificazione delle
acque: ne sono un esempio i
risultati del composito grafene/
oro per la rimozione del
mercurio bivalente. Applicazioni
come degradante nella
fotodegradazione comprendono
i compositi grafene/TiO
2
,
grafene/ZnO e grafene/CdS.
Il composito grafene/TiO
2
,
sintetizzato attraverso la
crescita di TiO
2
su nanofogli
di ossidi di grafene attraverso
idrolisi e successivi trattamenti
termici, ha dimostrato una
capacità fotodegradativa tre
volte superiore per le rodamine
(coloranti e traccianti dei
flussi idrici) rispetto agli attuali
materiali utilizzati.
Altri studi hanno paragonato
***Effetto decontaminante raggiunto in sole venti ore
NANOTECNOLOGIE
NF-70
NTR-7450 UTC-20
Peso molecolare
3,14
0,09
2,39
Tabella 1 – Significatività delle variabili espresse in funzione del tipo di
nanomebrana per una cattura completamente random
In alto. Figura 2 - Esempio di fabbricazione di nano-biosensori a base di
grafene (G) [6]
A destra. Figura 3 - Sguardo d’insieme sul grafene e derivati [7]
