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Un nuovo materiale cattura il piombo e costa quasi quattro volte meno
Un gruppo dell’Università di Birmingham ha modificato il processo usato per ottenere un metal-organic framework (MOF) destinato alla rimozione dei metalli pesanti dall’acqua. La nuova lavorazione recupera più materiale, richiede meno energia per grammo e ne riduce il costo stimato. Nei test, il prodotto ha catturato rapidamente il piombo anche da soluzioni chimicamente complesse. È un passo verso filtri industriali più efficienti e semplici da gestire.
I MOF sono materiali costruiti collegando nodi metallici e molecole organiche. La struttura risultante contiene una vasta rete di pori nanometrici, capace di intrappolare selettivamente sostanze disciolte come il piombo. Il composto sviluppato dal gruppo britannico, denominato BNMG-1, è basato su rame e imidazolato ed è sintetizzato mediante un processo in acqua, evitando alcune lavorazioni dipendenti da grandi quantità di solventi.
Lo studio pubblicato su Green Chemistry mostra che il passaggio decisivo è la liofilizzazione. Rispetto alla lavorazione convenzionale, questa tecnica ha aumentato la resa isolata di oltre tre volte e ridotto di circa il 74% l’energia elettrica stimata necessaria per produrre ogni grammo. Nel confronto di laboratorio, il costo calcolato è sceso da circa 19 a poco più di 5 dollari al grammo.
Le prestazioni di depurazione non sono state sacrificate. Il materiale ha rimosso più del 90% del piombo nella prima ora e ha conservato un’elevata capacità di cattura durante quattro trattamenti consecutivi. Dopo sette giorni di esposizione all’aria, ad acqua simile a quella dolce e ad acqua marina artificiale, ha inoltre mantenuto le principali caratteristiche strutturali. Il peso del processo produttivo sulle proprietà finali richiama quanto visto nella produzione di pixel con quantum dot tramite crepe controllate: nei materiali avanzati, il metodo di fabbricazione può essere importante quanto la composizione.
Per gli impianti di trattamento, la forma fisica è un altro vantaggio concreto: il MOF viene prodotto come pellet facili da maneggiare, anziché come polvere fine. Potrebbe quindi essere recuperato più agevolmente dopo il contatto con l’acqua e adattato a flussi provenienti da miniere, riciclo dei rifiuti elettronici o industrie chimiche. I test su campioni realistici hanno mostrato anche una bassa dispersione di rame, riducendo il rischio di sostituire un contaminante con un altro.
L’università ha depositato una domanda di brevetto sul materiale e sul metodo, progettati anche per recuperare terre rare dai flussi di scarto. Il gruppo sta cercando partner nei settori minerario, idrico e dei rifiuti elettronici per sviluppare una prova pilota dedicata. Un’applicazione industriale potrebbe trasformare la depurazione da semplice costo operativo a fase di recupero di elementi ancora utilizzabili.
Il risultato rimane però una dimostrazione di laboratorio. I costi indicati sono stime su piccola scala e potrebbero cambiare con macchinari, consumi e volumi industriali; inoltre, acque reflue differenti possono contenere sostanze che competono con il piombo. Prima dell’impiego commerciale serviranno prove prolungate, una valutazione completa del ciclo di vita e procedure sicure per rigenerare o smaltire il materiale carico di contaminanti.
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