Filtro a nido d’ape in nylon stampato per depurare l’acqua grigia
Un team di ricerca guidato da Khulna University of Engineering and Technology (KUET), in collaborazione con la Jashore University of Science and Technology, ha ideato un filtro a struttura esagonale stampato in 3D, pensato per la depurazione dell’acqua grigia domestica.
Materiali e processo costruttivo
Il filtro è realizzato con filamento in nylon che mescola materiale vergine e reciclato, derivato dalla depolimerizzazione di tessuti in nylon. Dopo la stampa, è ricoperto con nanoparticelle di diossido di titanio (TiO₂) tramite spin-coating. Questa superficie favorisce l’adesione dei contaminanti, formando uno strato denso già nelle prime fasi del filtraggio
Dimensioni e geometria
La struttura del filtro ha dimensioni di 195 × 195 mm, con celle esagonali di 5,44 mm e una porosità del 58%. Quest’architettura bilancia superficie, stabilità meccanica e flusso d’acqua efficace, e supporta sia il filtraggio perpendicolare (dead‑end) sia per profondità (depth filtration) nello stacking di più moduli
Risultati nelle prove sul campo
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Nel primo ciclo, il filtro TiO₂-coated ha rimosso fino all’85% della domanda biochimica di ossigeno (BOD) e l’80% della domanda chimica di ossigeno (COD) in modalità dead‑end; in modalità depth, il filtro ha raggiunto l’80% per BOD e il 75% per COD
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Dopo cinque cicli, le percentuali sono scese a circa 62% (BOD) e 55% (COD) per il filtraggio dead‑end, e a 58% / 50% per depth filtration .
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Queste performance sono state confermate tramite analisi microscopiche, che hanno evidenziato un maggiore accumulo di particelle sui filtri TiO₂‑coated, e spettroscopia a raggi X dispersiva ha confermato la presenza del rivestimento e della materia organica catturata.
Limiti attuali e possibili soluzioni
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Nonostante la riduzione di BOD e COD, la torbidità dell’acqua filtrata rimane elevata (235–247 NTU), ben al di sopra del limite per acqua potabile (10 NTU), e i solidi sospesi totali restano sopra i 410 mg/L rispetto al limite di 10 mg/L .
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Il declino del flusso nei cicli successivi (da 20 a 7 ml/min in dead‑end, e da 25 a 10 ml/min in depth filtration) ha fatto salire la pressione da 5 a 35 Pa (dead‑end) e da 3 a 30 Pa (depth), mostrando indici di intasamento superiori allo 0,6 .
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Gli autori suggeriscono processi di rigenerazione come contro-lavaggio o lavaggi chimici, oltre alla modifica della geometria del filtro (dimensioni dei pori diverse, multistrato) e del carico di TiO₂ per prolungare l’efficacia.
Vantaggi e impiego previsto
Utilizzare materiale riciclato riduce i costi fino al 40%, portando il prezzo di ciascun modulo sotto i 2 USD. La stampa 3D consente produzioni locali e senza stampi, rendendola adatta per contesti con produzione limitata o decentralizzata. L’uso suggerito comprende irrigazione, scarichi non potabili o ambienti con infrastrutture scarse. Tuttavia, sono necessari ulteriori affinamenti per raggiungere gli standard dell’acqua potabile .
