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Fondamenti di chimica

Gli anticorpi ambientali che depurano le acque da residui farmaceutici e pesticidi

Foto: Kirill Sharkovski / Unsplash

Le acque naturali mostrano spiccate capacità auto depurative, tanto più efficienti quanto più il corpo idrico è sano. Tra i processi di rimozione degli inquinanti più efficaci vi sono quelli attivati dalla radiazione solare e il loro studio stimola la progettazione di tecnologie innovative di depurazione basate sull’interazione tra luce e materia.

Le attività umane, siano esse civili, agricole o industriali, creano enormi quantità di reflui acquosi che, per non nuocere all’ambiente dove vengono scaricati, devono essere opportunamente trattati. Gli impianti ove questo avviene prendono il nome di depuratori e hanno caratteristiche diverse a seconda della natura (intesa come tipologia di inquinanti presenti) e quantità del refluo.

Gli impianti attualmente in essere sono, se correttamente gestiti, in grado di rimuovere la maggior parte degli inquinanti e in particolar modo quelli presenti in maggiori concentrazioni quali ad esempio componenti organici facilmente ossidabili, solidi sospesi, tensioattivi e nutrienti inorganici. Le attività antropiche rilasciano però anche composti refrattari e non biodegradabili comunemente noti con l’acronimo inglese CECs (Contaminants of Emerging Concern), non ancora del tutto conosciuti e classificati come nocivi, che sono rimossi solo in parte dai comuni impianti di trattamento reflui e vengono quindi rilasciati nell’ambiente. Tra questi vi sono per esempio molti composti farmaceutici e per la cosmesi, non metabolizzati interamente dal corpo umano. La loro concentrazione in uscita dai depuratori è spesso molto bassa, ma la loro natura refrattaria fa sì che tendano ad accumularsi e quindi possano arrivare a interferire con i processi naturali delle acque, creando danni in modo diretto o indiretto a tutti gli ospiti del corpo idrico accettore.

Le acque naturali mostrano capacità di auto depurazione in grado di limitare i danni (per un approfondimento su questo leggi Per fiumi più puliti basta la luce solare, o forse no? del collega Davide Vione, NdR). Tra i processi più efficienti vi sono quelli di natura fotochimica attivati dalla radiazione solare, in grado di promuovere l’eliminazione diretta della specie inquinante oppure di produrre specie ossidanti molto reattive che, come “anticorpi ambientali”, sono in grado di attaccare l’inquinante rendendolo meno tossico o biodegradabile (e quindi rimuovibile dai microrganismi naturalmente presenti nelle acque). Tali capacità sono tanto migliori tanto più è alta la qualità ambientale dell’acqua: un aspetto che può essere studiato andando a predire la capacità di autodepurazione fotochimica delle acque naturali a partire dalla loro composizione chimica. Lo studio di serie storiche della composizione chimica delle acque di grandi laghi subalpini, come il Lago Maggiore, ha evidenziato come l’introduzione di efficienti politiche di depurazione degli scarichi civili non solo ha portato a un miglioramento generale delle sue caratteristiche ecologiche, ma anche delle sue capacità di autodepurazione fotochimica [Minella et al. 2011]. Nulla di diverso da quanto succede nell’essere umano, dove ottime condizioni generali di salute rendono il corpo più capace di autoproteggersi da malattie.

Lo studio di questi processi è di interesse non solo per raggiungere una migliore comprensione dei complessi fenomeni che caratterizzano un ambiente naturale (in questo caso un corpo idrico), ma è anche di esempio per la messa a punto di tecnologie innovative di depurazione basate anch’esse sull’interazione tra luce e materia. A questo proposito, un recente studio dei processi fotochimici attivati da composti a base di ferro con leganti naturali ha evidenziato la possibilità da parte di questi di produrre specie fortemente ossidanti in grado di promuovere l’abbattimento di inquinanti refrattari (per esempio fenoli, prodotti farmaceutici o pesticidi). In tal senso tecnologie basate sull’interazione tra la luce e la materia, innovative o già conosciute, sono tra gli strumenti più importanti a nostra disposizione per l’abbattimento di queste nuove classi di inquinanti.

Bibliografia
M. Minella, M. Rogora, D. Vione; V. Maurino,C. Minero; A model approach to assess the long term trends of indirect photochemistry in lake water. The case of Lake Maggiore (NW Italy); Sci. Total Environ., 2011, 409, 3463-3471.
G. Farinelli; M. Minella; M. Pazzi; S. Giannakis; C. Pulgarin; D. Vione; A. Tiraferri, Free radicals or metal-based catalysis? An insight into the oxidation mechanism of the Fenton reaction in the presence of iron ligands, J. Hazard. Mater., 2020, 393, 122413.

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Questa storia di ricerca si trova in:


un racconto di
Marco Minella
DIPARTIMENTO / STRUTTURA

Pubblicato il

15 marzo 2021

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