Il nuovo processo filtra in modo efficiente gli ormoni dall'acqua

1 ottobre 2020 | Di Gerald Ondrey

L’acqua potabile può essere contaminata da microinquinanti, compresi gli ormoni steroidei utilizzati come sostanze mediche e contraccettivi. Anche se la loro concentrazione nelle acque reflue può essere solo di pochi nanogrammi per litro, questa piccola quantità può già danneggiare la salute umana e avere effetti negativi sull’ambiente. A causa della bassa concentrazione e delle piccole dimensioni delle molecole, gli ormoni steroidei non solo sono difficili da rilevare, ma anche difficili da rimuovere: le tecnologie convenzionali di trattamento delle acque reflue non sono sufficienti.

Per gestire questo problema, la professoressa Andrea Iris Schäfer, direttrice dell'Istituto per la tecnologia avanzata delle membrane (IAMT) del Karlsruhe Institute of Technology (KIT; Germania; www.kit.edu) e il suo team hanno sviluppato un processo che combina l'ultrafiltrazione (UF) con adsorbimento di carbone attivo in un unico mezzo di filtrazione.

I ricercatori IAMT hanno ulteriormente sviluppato e migliorato questo processo insieme al produttore di filtri Blücher GmbH (Erkrath, Germania; www.bluecher.com), mentre i colleghi dell'Istituto delle interfacce funzionali del KIT, dell'Istituto per i materiali applicati e del Karlsruhe Nano Micro Facility hanno caratterizzato il materiale . Lo studio è stato pubblicato nel numero del 15 ottobre di Water Research.

Nel processo (schema), l'acqua viene prima pressata attraverso una membrana semipermeabile che elimina le impurità e i microrganismi più grandi, spiega Schäfer. “Quindi, l’acqua scorre attraverso lo strato di particelle di carbonio dietro (la membrana), che legano le molecole ormonali”.

Gli scienziati hanno utilizzato particelle di carbonio modificato (carbone attivo sferico a base polimerica; PBSAC). La chiave era determinare il diametro ottimale delle particelle di carbonio. Utilizzando uno strato di carbone attivo di 2 mm di spessore, i ricercatori hanno ridotto il diametro delle particelle da 640 a 80 µm e sono riusciti a eliminare il 96% dell'estradiolo contenuto nell'acqua. Aumentando la concentrazione di ossigeno nel carbone attivo, la cinetica di adsorbimento è stata ulteriormente migliorata ed è stata ottenuta un'efficienza di separazione dell'estradiolo superiore al 99%. “Il metodo consente un’elevata portata d’acqua a bassa pressione, è efficiente dal punto di vista energetico e separa molte molecole senza produrre sottoprodotti dannosi”, afferma Schäfer. “La nostra tecnologia ci consente di raggiungere il valore di riferimento di un nanogrammo di estradiolo [l’estrogeno fisiologicamente più efficace] per litro di acqua potabile proposto dalla Commissione Europea.”