Come funziona la tecnologia di stampa 3D
Secondo la dottoressa Liana Zoumpouli, ricercatrice presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica di Bath, i “forever chemicals” rappresentano una preoccupazione significativa per la salute pubblica e il trattamento delle acque. Questi monoliti stampati in 3D offrono un modo efficiente per rimuovere tali sostanze senza richiedere grandi quantità di energia.
Professor Davide Mattia, co-autore dello studio, ha aggiunto che attualmente nel Regno Unito le normative relative alla presenza di queste sostanze nell’acqua potabile non sono ancora rigorose, ma prevede che le politiche cambieranno a breve. Le aziende che gestiscono l’acqua potrebbero presto cercare soluzioni integrate per eliminare i PFAS.
Caratteristiche dei monoliti ceramici stampati in 3D
I ricercatori hanno prodotto i monoliti, alti 4 cm, utilizzando una stampante VormVrij Lutum 5 basata su estrusione di argilla, impiegando un inchiostro speciale infuso con ossido di indio ceramico. Questo materiale ha la capacità naturale di legarsi ai PFAS, intrappolando un’alta percentuale di sostanze chimiche nocive nelle strutture a reticolo, consentendone la successiva rimozione dall’acqua.
La geometria cilindrica dei monoliti è stata progettata per massimizzare la superficie di assorbimento e migliorare la cattura delle sostanze chimiche. Durante i test, il team ha perfezionato il processo di produzione valutando diverse dimensioni, velocità di flusso e temperature di sinterizzazione, ottenendo un assorbimento del 67% di PFOA e una capacità di assorbimento elevata pari a 0,14 mg/L.
Rigenerazione e sostenibilità
Un aspetto particolarmente interessante di questi monoliti è la loro capacità di rigenerarsi attraverso un processo di trattamento termico. Dopo essere stati sottoposti a una pirolisi a bassa temperatura a 500°C, i monoliti hanno potuto essere riutilizzati per tre cicli di assorbimento, migliorando la rimozione del PFOA fino al 75% in sole tre ore. Le strutture trattate con il calore hanno raggiunto livelli ottimali di assorbimento in tempi molto più brevi, aumentando così la sostenibilità del dispositivo.
Questi monoliti riutilizzabili offrono anche il vantaggio di eliminare la necessità di costosi processi di rimozione a valle, come quelli richiesti dagli assorbenti a base di slurry. Ciò li rende una soluzione particolarmente promettente per una futura applicazione su scala industriale.
Prospettive future
I ricercatori dell’Università di Bath intendono ora continuare a perfezionare l’efficienza di questi monoliti e approfondire la comprensione del processo di rigenerazione attraverso ulteriori esperimenti. Questo approccio innovativo potrebbe rappresentare una soluzione chiave per affrontare la crescente preoccupazione legata alla contaminazione da PFAS nelle riserve d’acqua a livello globale.
