Dossier

L’accesso mondiale all’acqua è un problema che interessa sia i paesi in via di sviluppo che quelli industrializzati. Attualmente solo un 1% delle riserve idriche mondiali è utilizzato in modo diretto dall’uomo: i costi di desalinizzazione e disinquinamento restano alti per poter adottare delle tecnologie efficaci su vasta scala. E quando di parla di acque contaminate che devono essere filtrate per ridurne i rischi sanitari, le metodologie tradizionali offrono soluzioni e materiali (carbone granulare, ceramica porosa, polimeri) con difficoltà legate alla pulizia e alla frequenza di sostituzione dei filtri. Anche in questo ambito cresce perciò l’interesse nei confronti delle nanotecnologie. Già da alcuni anni si ricorre alle nanoparticelle nel settore della filtrazione per fabbricare membrane filtranti, utilizzate soprattutto per rimuovere i sali dall’acqua nelle forme di ioni bivalenti ed i metalli pesanti nelle forme di ioni monovalenti. I nanocomponenti trovano oggi utilizzo per la realizzazione di filtri all’avanguardia, che garantiscono una rapida azione chimica a livello atomico. Viene così superata la maggiore difficoltà correlata all’uso di filtri in materiale tradizionale, ovvero la facilità all’ostruzione, per la quale si ricorre all’inversione dei flussi o applicando i principi dell’osmosi inversa, entrambe energeticamente dispendiose. I filtri nanocomposti trovano applicazione sia per le pratiche di disinquinamento che per la desalinizzazione, come dimostra l’impianto di desalinizzazione di Ashkelon (Israele), funzionante dal 2005, il più grande impianto al mondo in grado di produrre 110 milioni di metri cubi di acqua in un anno.

Una delle acquisizioni più recenti è rappresentata dai nanotubi in carbonio: grazie ad essi, un team di scienziati americani ed indiani ha trovato il modo di mettere milioni di molecole di carbonio sulla superficie interna di un tubo al quarzo di un centimetro di diametro. In pratica, all’interno del tubo al quarzo c’è un secondo tubo composto da una serie di nanotubi che sono orientati in senso radiale, come tante manciate di “nanospaghetti” legate tra loro. Le molecole di acqua sottopressione riescono a passare nei microscopici interstizi delle pareti, mentre i batteri come E.coli e i virus restano bloccati. Visto che la struttura in nanotubi è completamente estraibile, è possibile effettuarne la pulizia in autoclave o facendo ricorso agli ultrasuoni, ed essere utilizzata più volte. La stessa tecnologia trova applicazione nelle attività di desalinizzazione, dove a rimanere intrappolate sono le grandi molecole dei sali disciolti.

Tra i nanomateriali più promettenti, il NanoCeram® vanta una lunga serie di possibili applicazioni nel settore della filtrazione: raggiunge una efficienza del 99,9% nella rimozione delle particelle da 0,2 µm. Già utilizzato nei processi di produzione di acque ultra pure o come campionatore microbiologico nei trattamenti industriali, il nanomateriale, quando incorporato in apposite cartucce filtranti, permette di catturare e trattenere una quantità di particolato che raggiunge 3,5 volte il proprio peso.

Per approfondimenti

Nanofiltrazione http://www.lenntech.com/italiano/nanofiltrazione-e-osmosi-inversa.htm