L’inquinamento dell’acqua causato da metalli pesanti rappresenta una seria minaccia per la salute umana e la fauna acquatica. Per affrontare questo problema, i ricercatori dell’Università del Texas ad Austin hanno sviluppato una specie di “zucchero”, o meglio un nuovo polimero derivato dagli zuccheri vegetali che può intrappolare i metalli pesanti in aggregati insolubili, facilitandone la rimozione.
Il problema dell’inquinamento da metalli pesanti nell’acqua
I metalli pesanti, come il cadmio e il piombo, possono essere altamente tossici se presenti in alte concentrazioni nell’acqua potabile.
E le attuali tecniche di purificazione, come la filtrazione, per quanto efficaci, sono comunque molto costose, perché richiedono una manutenzione frequente a causa delle membrane usate, che tendono a ostruirsi velocemente.
Pertanto, eliminare i metalli pesanti dall’acqua rimane una prerogativa solo per alcune fonti acquifere, e non per tutte. Fortuna vuole che un gruppo di ricercatori abbia voluto far suo il problema dell’eliminazione dei metalli pesanti da tutte le acque.
Infatti, al centro di questo studio, pubblicato sulla rivista scientifica ACS Central Science, c’è un polimero “zuccheroso”, ovvero composto da strutture simili agli zuccheri in grado di rimuovere i metalli dall’acqua in maniera controllata.
Un polimero a base di zuccheri
L’ispirazione alla base di questo polimero viene, come per altre innovazioni, dal mondo vegetale. Le piante, infatti, proteggono le loro cellule attraverso barriere di polisaccaridi, grandi molecole composte da zuccheri ripetuti, che hanno la capacità di catturare gli ioni metallici. È il caso dell’okra, o dell’aloe: entrambe, in studi precedenti, sono state utilizzate con successo per rimuovere addirittura le microplastiche dall’acqua.
Tuttavia, molti di questi polisaccaridi si sciolgono facilmente in acqua, richiedendo l’aggiunta di altre sostanze per formare gel insolubili in grado di intrappolare i metalli. Da qui la necessità di unire altri materiali al polimero.
Durante la sperimentazione, il team ha sviluppato diversi polimeri con una struttura insolubile a cui erano attaccati zuccheri idrosolubili, paragonabili a ciondoli su un braccialetto. Tra questi, il polimero che ha mostrato maggiore efficacia nel legarsi con il cadmio conteneva un gruppo acido carbossilico.
Fino al 45% di metalli pesanti rimossi dalle acque
Durante i test su acqua contaminata da cadmio, il polimero ha formato aggregati visibili in soli tre minuti, che sono stati poi facilmente filtrati. Questo processo è stato ripetuto più volte, dimostrando che il polimero mantiene la sua efficacia nel catturare i metalli anche dopo vari cicli di utilizzo.
Per verificare ulteriormente l’efficacia del polimero, i ricercatori lo hanno testato su campioni d’acqua del fiume Colorado contaminati artificialmente con cadmio e piombo. Oltre ai metalli pesanti, l’acqua conteneva una quantità significativamente maggiore di ioni di calcio, sodio e magnesio. Dopo 24 ore, il polimero ha rimosso fino al 20% del cadmio e il 45% del piombo, lasciando intatti la maggior parte degli altri ioni metallici presenti.
Davanti a questi risultati, questo polimero ha un potenziale come strumento riciclabile ed efficiente per la purificazione dell’acqua, presentandosi come un’alternativa più ecologica rispetto ai metodi tradizionali.
Per saperne di più su questo studio, vi consigliamo la lettura integrale del paper pubblicato su ACS Central Science.
Sungjin Jeon, Teron Haynie, Samuel Chung e Cassandra E. Callmann, Bioinspired, Carbohydrate-Containing Polymers Efficiently and Reversibly Sequester Heavy Metals, ACS Central Science (2024), DOI: 10.1021/acscentsci.4c01010
