Un innovativo materiale, in grado di catturare nanoparticelle d’argento dalle acque, è stato messo a punto e testato nell’ambito della collaborazione scientifica tra il gruppo di ricerca del Prof. Piersandro Pallavicini, del Dipartimento di Chimica dell’Università di Pavia (coordinatore dello studio) e i ricercatori del Centro Ricerche ENEA di Brindisi del Dipartimento Sostenibilità dei Sistemi Produttivi e Territoriali, sotto la guida della Dott.ssa Maria Lucia Protopapa.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista online “Molecules” e rientrano nell’ambito di un dottorato di ricerca in Scienze Chimiche e Farmaceutiche e Innovazione Industriale, finanziato dalla Regione Lombardia e svoltosi in co-tutela tra l’Università di Pavia e l’ENEA.

Le nanoparticelle ultrafini d’argento sono uno dei prodotti più utilizzati nelle nanotecnologie, con una produzione che si aggira attorno alle 500 tonnellate l’anno. Si tratta di particelle di dimensioni inferiori ai 100 nanometri, sempre più utilizzate per le loro proprietà disinfettanti. Infatti, sono incorporate in dispositivi medici e disinfettanti ma anche in elettrodomestici, mobili, spazzolini da denti e abiti. L’uso, il lavaggio e lo smaltimento di tutti questi oggetti, dispositivi e materiali possono liberare le nanoparticelle d’argento che, se disperse nelle acque naturali, hanno la capacità di resistere intatte per molti giorni. 

Risulta quindi di grande importanza ingegnerizzare materiali in grado di rimuove le nanoparticelle dall’acqua e smaltirle. Il materiale sviluppato e testato dal team Università di Pavia-ENEA è fatto di silice, un materiale innocuo e inerte di cui è fatto il vetro, ma trattato in modo tale da ottenere cavità delle stesse dimensioni delle nanoparticelle d’argento da rimuovere dall’acqua. Le nanoparticelle si insinuano nelle cavità della silice con dimensioni corrispondenti, grazie anche allo sfruttamento di particolari forze fisiche attrattive, e una volta aderenti ai frammenti di silice, che sono molto più grandi, possono essere facilmente rimosse dall’acqua. Questo materiale è in grado di rimuovere efficacemente le nanoparticelle d’argento dalle acque: un grammo di silice “nanoimprinted” (possiamo immaginarla come la quantità contenuta in un dischetto di silice di 3 centimetri di diametro e mezzo centimetro di spessore) può rimuovere oltre 4 milligrammi di nanoparticelle d’argento, che significa circa un milione di miliardi di nanoparticelle.

Co-autrici del lavoro pubblicato su Molecules sono le colleghe del Laboratorio Materiali Funzionali e Tecnologie per Applicazioni Sostenibili della Divisione Tecnologie e processi dei materiali per la sostenibilità Laura Capodieci, che ha lavorato all’analisi morfologica dei monoliti silicei mediante microscopia elettronica a scansione ad alta risoluzione (FE_SEM) e Daniela Carbone, che ha analizzato i campioni monolitici mediante analisi porosimetrica per fornire informazioni sulle dimensioni e sulla numerosità dei pori presenti sulla superficie dei monoliti. Lo studio è stato supportato anche da analisi di tipo chimico-composizionale (ICP ottico, spettroscopia FTIR e Raman), analisi termiche e caratterizzazione microstrutturale mediante diffrazione a raggi X. Le analisi sono state eseguite presso il laboratorio SSPT-PROMAS-MATAS del Centro ENEA di Brindisi, sia prima che dopo la rimozione delle nanoparticelle dai monoliti silicei.

La collaborazione tra ENEA e Università di Pavia si inserisce in un più ampio accordo tra ENEA e Regione Lombardia per la valorizzazione del capitale umano, con ricadute dirette sul sistema della ricerca, dell’innovazione e sul territorio. Tale accordo ha consentito il finanziamento da parte di Regione Lombardia di 19 borse di dottorato di ricerca triennali (2019-2022) e la realizzazione di tre laboratori ENEA in Lombardia, due presso il Parco Scientifico Tecnologico “Kilometro Rosso” ed uno presso l’Università di Brescia.

La notizia della ricerca è stata recentemente pubblicata nell'ultimo numero della rivista EneaInform@.

Link Utili:

Tour Virtuale dei Laboratori di Brindisi

Laboratorio di Microscopia Elettronica a Scansione (SEM-FEG)