Grazie alla ricerca di un team internazionale è stata realizzata una membrana ultra selettiva in grado di eliminare l’arsenico dall’acqua, senza impoverirla di minerali preziosi. Una soluzione ispirata dal funzionamento delle dinamiche cellulari.
Pur non responsabile di contaminazioni pervasive, l’arsenico è uno degli elementi più tossici presenti in natura e uno dei dieci contaminanti con il maggiore impatto ambientale, secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, che lo ha classificato come cancerogeno. Per questo la presenza di arsenico nelle acque sotterranee va monitorata: in molti Paesi del mondo è stato rintracciato nell’acqua potabile; in Italia, per fortuna, il problema è circoscritto ad alcune aree.
La contaminazione di fiumi e laghi può dipendere sia dall’attività umana che da ragioni naturali: è il caso delle aree vulcaniche – come alcune zone di Lazio e Toscana – dove le acque passano su rocce che rilasciano questo elemento. Una ricerca avviata nel 2017 e condotta da un team internazionale – che mette insieme per l’Italia l’Università di Pisa, il Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche dell’Università della Calabria, l’Istituto per la Tecnologia delle Membrane del CNR e poi l’Università di Southern Queensland, l’Università di Wuppertal e la National Taiwan University – ha permesso di realizzare una membrana polimerica che elimina l’arsenico senza privare l’acqua di sostanze preziose.
Come funziona la membrana che rimuove l’arsenico dall’acqua
Spiega Alberto Figoli, direttore del Cnr-Itm: “Le membrane finora utilizzate per rimuovere l’arsenico non sono efficienti nel rimuovere entrambe le forme in cui l’arsenico si trova presente nelle acque” (arsenico V e III, quest’ultimo più tossico e difficile da rimuovere). Lo strumento messo a punto dei ricercatori e descritto in un articolo pubblicato su Nature water “permette un elevato passaggio delle molecole di acqua e dei sali in essa disciolti trattenendo invece l’arsenico” afferma Francesco Galiano, ricercatore del Cnr-Itm. Mantenendo “inalterata la concentrazione dei minerali naturalmente presenti nell’acqua senza causarne la demineralizzazione”.
La chiave di tutto è in un monomero (la parte elementare che compone i polimeri) la cui struttura è stata ispirata dal modo in cui l’arsenico interagisce con le proteine negli esseri viventi (la ricerca parla infatti di “membrana bio-ispirata”). “Abbiamo incorporato il monomero all’interno di una membrana polimerica con cui sono stati realizzati i filtri che, a livello di laboratorio, si presentano come dei dischetti porosi attraverso i quali viene filtrata l’acqua” dice Lorenzo Guazzelli del Dipartimento di Farmacia dell’ateneo pisano. “Rispetto ad ogni altro sistema esistente, questa particolare membrana è in grado di rimuovere selettivamente l’arsenico senza privare l’acqua di altri sali fondamentali. L’acqua così filtrata non viene demineralizzata e diventa quindi potabile e direttamente adatta per il consumo umano” con concentrazioni inferiori ai limiti indicati dall’Oms (10 microgrammi per litro, μg/L).
L’efficienza della membrana
L’efficienza di rimozione dell’arsenico, si legge nello studio, è stata valutata con successo sia in soluzioni modello che in un’acqua di falda reale (acque sorgive raccolte sull’altopiano della Sila in Calabria).
Quanto ai costi della membrana, Figoli chiarisce che al momento è difficile fare una stima, “ma sicuramente è più costoso dei metodi tradizionali. Anche perché stiamo sintetizzando molecole che non esistono in commercio”. Il processo, ad oggi, è ancora alle fasi laboratoriali, “ma l’dea è realizzare prima il progetto che lo porti ad una scala più grande, e poi valutare i costi per la fase di industrializzazione”.
