Una delle straordinarie applicazioni della nanotecnologia è l’impiego dei nanomateriali nella pulizia delle acque reflue.
È necessario specificare che i nanomateriali hanno caratteristiche morfologiche sulla nanoscala (1-100 nm), nonché proprietà differenti rispetto ai materiali convenzionali. Sono caratterizzati da forti capacità di assorbimento e reattività e sono capaci di rimuovere con successo metalli pesanti, inquinanti organici, anioni inorganici e batteri.
Al momento, i nanomateriali più studiati comprendono le nanoparticelle di metallo zerovalente, le nanoparticelle di ossidi di metallo, nanotubi di carbonio, nanocomposti, fibre di allumina, membrane di filtrazione di zeolite, nanocatalizzatori e nanoparticelle magnetiche.
Oltre ai nanomateriali elecanti qui sopra, vengono utilizzati anche i nanosensori per il rilevamento analitico di contaminanti nei campioni di acqua. I materiali in nanovibra, invece, sono in grado di rimuovere anche i contaminanti caricati negativamente come virus e batteri a una velocità maggiore rispetto ai filtri tradizionali.
Il trattamento delle acque reflue tramite nanotecnologie può avvenire in 4 modi: adsorbimento, fotocatalisi, filtrazione con membrana e disinfezione. La ricerca sulla nanotecnologia si è spinta per ottenere la rimozione di ogni tipologia d’inquinante organico, inorganico e agenti patogeni presenti nelle acque reflue. Al fine di ottenere risultati sempre più soddisfacenti, i nanomateriali si sono sviluppati suddividendosi in 3 categorie principali:
- Nanocatalizzatori: nanomateriali inorganici come ossidi metallici e semiconduttori. Svolgono tutte le attività fotocatalitiche che prevedono l’interazione dell’energia luminosa con nanoparticelle metalliche. Grazie alle attività fotocatalitiche, i microrganismi e le sostanze organiche vengono distrutte tramite la reazione con i radicali idrossilici.
- Nanoadsorbenti: nanomateriali organici o inorganici con elevata affinità per l’assorbimento di sostanze. Sono altamente capaci di rimuovere molti contaminanti. Inoltre, in base al loro processo di assorbimento vengono classificati nei seguenti modi: nanoparticelle metalliche, nanoparticelle magnetiche, nanoparticelle di ossidi metallici o ossidi misti nanostrutturati.
- Nanomembrane: nanotubi, nanofibre e nanonastri. Sono in grado di separare gli inquinanti dalle acque reflue. Vengno utilizzati principalmente per la rimozione di metalli pesanti, coloranti e altri contaminanti.
Vi sono poi nanomateriali che hanno duplici funzioni, come le nanoparticelle di argento che oltre a disabilitare le cellule batteriche, possono ridurre l’adesione microbica formando un forte strato d’acqua. Per questo motivo, questa tipologia di nanoparticelle viene utilizzata durante il trattamento delle acque reflue con elevati carichi di contaminanti batterici.
Tuttavia, alcuni problemi rimangono tuttora irrisolti: i nanomateriali sono instabili e tendono ad aggregarsi, riducendo la capacità di assorbimento delle sostanze. Inoltre, possono riscontrarsi delle difficoltà nella separazione dei nanomateriali dall’acqua in modo rapido ed efficace.
Infine, una questione importante da approfondire è l’impatto ambientale di questi prodotti per definire i rischi tossicologici per l’uomo e tutte le componenti della catena alimentare.
