NANOTECNOLOGIE/ Grafene & Co. pronti a scendere in campo a difesa dell’ambiente

- Michele Orioli

MICHELE ORIOLI ci parla delle proprietà e dei vantaggi del “principe” dei nanomateriali, il grafene, utile ad esempio nei programmi di risanamento ambientale e in particolare nelle bonifiche

GRAFENE_R439
Foto: InfoPhoto

Mentre i riflettori dell’ambiente si concentrano su Rimini – dove da domani e per quattro giorni si svolgerà Ecomondo, la grande manifestazione dedicata ai temi dell’ecologia e dell’energia – la ricerca non smette di incrociare i suoi argomenti di punta con le esigenze applicative più pressanti. È il caso degli studi sui nuovi materiali e più in particolare sulle nanotecnologie, il cui contributo alla tutela e al miglioramento delle condizioni ambientali diventa sempre più rilevante.

Una panoramica di queste potenzialità si può trovare sull’ultimo numero della rivista specializzata Energia&Ambiente Oggi (Fiera Milano Media), in un articolo di Carmine Massarelli e Vito Felice Uricchio dell’Istituto di Ricerca sulle Acque del Cnr-Irsa, che passano in rassegna le prospettive di applicazione nel settore ambientale dei nanomateriali.

Facendoci guidare da loro possiamo così scoprire, ad esempio, i vantaggi del principe dei nanomateriali, il grafene, nei programmi di risanamento ambientale e in particolare nelle bonifiche: grazie alle sue proprietà come adsorbente, fotodegradante e fotoriduttore succede che «molti nanomateriali a base di grafene sono in fase di studio per rimuovere inquinanti organici ed inorganici dalle acque attraverso adsorbimento, decomposizione e riduzione chimica». Utilizzando tecniche di ultrasonicazione e centrifugazione è possibile impiegarlo per rimuovere inquinanti come piombo, cadmio, cobalto, uranio e altri attinidi. «Se poi durante la crescita il grafene è alimentato da nanoparticelle di metalli nobili come oro, platino e palladio si nota un notevole incremento delle sue proprietà elettroniche in applicazioni finora usate solo nella purificazione delle acque»: i due ricercatori del Cnr citano ad esempio i risultati del composito grafene/oro per la rimozione del mercurio bivalente.

Nella disinfezione delle acque sono particolarmente efficaci i nanomateriali contenenti argento, data la loro capacità di sviluppare una forte azione antibatterica «dovuta al legame che formano con i gruppi tiolici delle proteine che induce l’inattivazione di enzimi respiratori e formazione di ossigeni reattivi (ROS) che innescano una serie di meccanismi con forte potere ossidante sul Dna».

L’utilizzo di nano particelle a base di metalli zero valenti come ferro, zinco, stagno e alluminio trovano impiego nel risanamento degli acquiferi da contaminanti di varia natura ma – osservano Massarelli e Uricchio – «ancor meglio l’effetto decontaminante è raggiunto da nanoparticelle bimetalliche … In generale la degradazione compiuta dalla combinazione bimetallica mostra una velocità maggiore, anche fino a 15 volte».

Un’altra tecnologia molto promettente è quella che utilizza le nanomembrane nelle tecniche di nanofiltrazione. Con tali tecniche si riescono a rimuovere soluti a basso peso molecolare come sali, glucosio, lattosio e micro-inquinanti come metanolo ed etanolo. «Le nanomenbrane – sottolineano sempre i nostri due ricercatori – possiedono come vantaggi la facilità d’uso, l’affidabilità e la modularità, la facilità di formazione, la selettività e i bassi costi; sono dunque ben adattabili a ogni tipo di scala d’applicazione».

C’è infine il grande capitolo dei nanosensori che, rispetto alla sensoristica tradizionale presentano maggiore selettività, sensibilità e stabilità; a tali vantaggi, si unisce il non trascurabile fattore di un basso costo di produzione. Sono dunque «estremamente utili per una valutazione attendibile del livello di inquinamento: infatti sono in grado di individuare tossine, metalli pesanti, contaminanti organici in atmosfera, acque e suolo».

A questo punto torna in campo il grafene: una sua applicazione consente di realizzare il tipo di biosensore che sembra offrire attualmente le più importanti prospettive di applicazione industriale. Si tratta di nano-biosensori a base di grafene, realizzati con sovrapposizione di più strati tra cui grafene-oro, cadmio-tellurio e cadmio-zolfo, nanoparticelle di oro, enzima perossidasi di rafano: così configurati questi nano-biosensori mostrano una sensibilità undici volte maggiore rispetto ad altri nanosensori «proprio per le spiccate caratteristiche di conducibilità apportate dal grafene»

La conclusione dei due ricercatori del Cnr è che, per quanto riguarda le applicazioni dei nanomateriali nel settore ambientale, siamo a «un primo superamento del momento esplorativo della ricerca per passare ad ambiti di trasferimento tecnologico efficienti sotto il profilo economico». Un messaggio di grande interesse per il dibattito che si apre a Ecomondo che inaugurerà domani la sessione convegnistica proprio con gli “Stati Generali della Green Economy”, dove saranno discussi i documenti preparatori di dieci gruppi di lavoro, composti da 66 associazioni di imprese legate allo sviluppo sostenibile per definire un Green New Deal.

© RIPRODUZIONE RISERVATA

I commenti dei lettori