Un depuratore che va a … piselli!

La chimica verde talvolta può sorprendere per la sua capacità di stravolgere le consuete regole del gioco applicate alla sostenibilità ambientale. Ricordate il cotone nanotech e gli alberi dei miracoli?

Il trattamento tradizionale delle acque reflue contaminate da metalli pesanti provenienti da processi industriali come le concerie, trattamenti galvanici e comparto tessile, in cui è previsto l’impiego di abbondanti quantità di reagenti chimici, spesso deve fare i conti con costi e manipolazioni che comportano diverse criticità.

In particolare quando si rende necessario separare il cromo, le soluzioni consistono in una serie di passaggi intermedi generalmente distinti in acidificazione, riduzione dei cromati e successiva precipitazione in ambiente basico. Il tutto avviene con l’utilizzo di sostanze chimiche non proprio del tutto innocue, come acido solforico, cloruro di ferro (III), idrossido di sodio o di calcio, oltre ad una pletora di vari additivi.

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Adesso però un team di ricercatori della University of the Punjab di Lahore, Pakistan, propone un nuovo sistema che sfrutta le proprietà degli scarti agricoli, soprattutto di piselli (Pisum sativum), i quali sono ricchi di gruppi carbossilici e fenolici particolarmente adatti all’impiego come adsorbenti di metalli nelle acque di scarico. Il sistema è particolarmente vantaggioso, in quanto risolve agevolmente due problematiche (la depurazione dei reflui e lo smaltimento dei cascami), a cui vanno aggiunti la disponibilità, il basso costo e una ragionevole capacità di rimozione degli inquinanti, in piena compatibilità con gli auspici della chimica sostenibile. La ricerca è stata pubblicata nel terzo volume del 2010 di Green Chemistry.

Motociclo con parti cromate (Imagecredit: Wikimedia Commons)

L’inquinamento idrico da metalli pesanti è un serio problema per gli ecosistemi acquatici, in quanto alcuni metalli risultano tossici anche se presenti in tracce e non vengono facilmente degradati dall’ambiente. Sebbene alcuni di essi siano essenziali per la chimica del metabolismo, la soglia di tossicità è facilmente superabile anche a concentrazioni apparentemente irrisorie, a cui si aggiungono i rischi derivati dal facile accumulo che questi inquinanti comportano nelle catene alimentari.

Il biosorption (o bio-adsorbimento) consiste nell’utilizzo di biomasse vive o morte o di loro derivati per adsorbire ioni metallici a vari tipi di ligandi o gruppi funzionali localizzati sulla superficie esterna del substrato, e può venire agevolmente implementato in situ, con ovvi benefici ambientali  e senza ripercussioni secondarie.

Dosaggi e efficienza (imagecredit: Green Chemistry)

L’efficacia della rimozione dei metalli tramite l’adsorbimento con questo prodotto, raggiunge rese del 78% ottimizzandone il dosaggio intorno ai 40 g/L, come si vede dal diagramma.  Il tempo di equilibrio è uno dei parametri principali per un trattamento efficace, e dai test condotti si rileva che già dopo 30 minuti la maggioranza degli ioni metallici inquinanti viene rimossa senza problemi, individuando in un pH leggermente acido come ambiente più favorevole per l’adsorbimento.

La preparazione del materiale adsorbente consiste nell’essiccazione dei baccelli e altri scarti verdi (pea waste) provenienti dalle coltivazioni di leguminose, successivamente macinati e setacciati a 60 mesh. I ricercatori hanno effettuato una serie di test per studiare gli effetti dei quattro parametri principali (dosaggio, tempo di contatto, pH e velocità di agitazione), variando gradualmente ciascuno di essi mantenendo costanti gli altri tre, misurando infine la concentrazione residua di cromo delle soluzioni sottoposte al trattamento.

L’analisi dettagliata delle isoterme dei dati sperimentali ottenuti, ha confermato la provvidenziale tendenza di questo prodotto nel trattamento di reflui inquinati da cromo. Le condizioni ottimali per il processo si raggiungono con dosaggi di 50 mg/L e un pH di 4, con un tempo di contatto di 30 minuti e una velocità di agitazione meccanica di 100 rpm.

Ecco un altro esempio di come la chimica verde e sostenibile possa risolvere con destrezza un problema ambientale, ottenendo performance competitive nei processi industriali con una tecnica economica e che prevede al tempo stesso l’eliminazione di un rifiuto, il quale diventa così una materia prima virtuosa e amica dell’ambiente ed evita l’impiego di ulteriori “chemicals” nei cicli di depurazione. Allora, quanti “piccioni” abbiamo preso con questi piselli?

Anwar, J., Shafique, U., Waheed-uz-Zaman, ., Salman, M., Hussain, Z., Saleem, M., Shahid, N., Mahboob, S., Ghafoor, S., Akram, M., Rehman, R., & Jamil, N. (2010). Removal of chromium from water using pea waste – a green approach Green Chemistry Letters and Reviews, 3 (3), 239-243 DOI: 10.1080/17518251003730833

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