NANOCOMPOSITI MAGNETICI PER L’EFFICACE RIMOZIONE DI AGROFARMACI E Pansini, Serena Esposito, BarbaraBonelli

Nanocompositi magnetici per l’efficace rimozione di agrofarmaci e contaminanti emergenti nelle acque

Filomena Sannino 1 , Antonello Marocco 2 , Michele Pansini 2 , Serena Esposito 3 Barbara Bonelli 3

1 Dipartimento di Agraria, Università degli Studi di Napoli “Federico II”, Italia 2 Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di CASSINO e del LAZIO

MERIDIONALE, Italia 3 Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia, Politecnico di Torino, Italia ,

L'acqua è una risorsa naturale, vitale per l'uomo e indispensabile per tutti gli ecosistemi. La crisi idrica, già esistente in alcune regioni del mondo, potrebbe diffondersi a seguito del crescente consumo e spreco di acqua, della irregolare distribuzione idrica nel pianeta, degli anomali cambiamenti climatici, e delle crescenti attività antropiche. Inoltre, la produzione, l’uso e lo smaltimento di numerosi prodotti chimici comunemente impiegati in medicina, nell’industria, e nell’agricoltura hanno portato alla diffusa presenza di inquinanti organici. Lo scarico incontrollato di tali sostanze nell'ambiente, anche se in bassissime concentrazioni contribuisce al loro accumulo in diversi compartimenti idrici con effetti potenzialmente dannosi per gli ecosistemi acquatici e per la salute umana.

Nell’ambito degli inquinanti organici, particolare attenzione va rivolta agli agrofarmaci ed ai contaminanti emergenti come gli interferenti endocrini, i prodotti per la cura e l’igiene personale e i composti farmaceutici.

Nel presente studio proponiamo l’uso di nanocompositi magnetici per il disinquinamento di acque da agrofarmaci (simazina) e antibiotici (sulfonilammide). Ci riferiamo ad una recente classe di adsorbenti magnetici la cui tecnica produttiva innovativa è protetta sia da un brevetto italiano (MI 2014 A 000522) che internazionale (PCT Int. Appl. Numero pubblicazione WO/2015/145230). Tali adsorbenti sono materiali compositi metallo-ceramici nanostrutturati, costituiti da una fine dispersione di particelle di dimensioni nanometriche di metalli magnetici quali Fe, Co e Ni, inserite in una matrice ceramica costituita principalmente da una soluzione solida di silice ed allumina amorfe. Questi materiali possono essere ottenuti a partire da zeoliti sia naturali, sia sintetiche mediante un processo semplice ed economico che si compone essenzialmente di due fasi: la prima consiste in una serie di scambi ionici operati sulle zeoliti in soluzioni acquose contenenti i cationi di interesse (Fe 2+ , Ni 2+ , Co 2+ ed in taluni casi anche NH 4 + ); la seconda di trattamento termico a temperature relativamente moderate, variabili tra i 600 e gli 850 °C in atmosfera riducente di H 2 /Ar. Il materiale ottenuto ha forma finemente granulare e le particelle metalliche in esso contenute gli conferiscono interessanti proprietà magnetiche. I risultati ottenuti da prove di adsorbimento sia per la simazina che per la sulfonilammide hanno dimostrato che tali materiali magnetici sono capaci di rimuovere efficacemente entrambi gli inquinanti fino al 90%. La buona efficienza degli adsorbenti magnetici è confermata anche dai dati cinetici e dai risultati del processo iterativo di rimozione (processo ciclico). Inoltre, un breve trattamento termico in atmosfera inerte (creata da N 2 ) o riducente (creato da H 2 al 2.0% in volume in miscela di Ar) rende tali materiali riutilizzabili, dimostrando la facilità e la completezza di recupero del materiale esausto, parametri fondamentali in una logica applicativa di carattere industriale.