L’azione sinergica della luce e di un catalizzatore permette di abbattere inquinanti di vario tipo, dagli idrocarburi ai Pfas, con particolare efficacia nella depurazione delle acque. La sperimentazione nel depuratore di Putignano rappresenta una delle prime applicazioni a livello europeo.
Abbattere gli inquinanti con la luce del sole. Si tratta della fotocatalisi: “un processo stimolato dalla luce, che accelera una reazione chimica attraverso l’uso di un catalizzatore – spiega Alessandro Galenda, ricercatore dell’Istituto di Chimica della materia condensata e di tecnologie per l’energia (Icmate) del Consiglio nazionale delle ricerche – praticamente a costo zero e con impatto quasi nullo in termini di energia”. I processi di fotocatalisi sono in grado di produrre specie chimiche altamente reattive, che vanno ad attaccare gli inquinanti e rientrano nella grande famiglia dell’ossidazione avanzata, particolarmente efficace nella depurazione delle acque.
Fotocatalisi con l’ossido di titanio
Fattore decisivo per l’efficacia dell’intervento è il tipo di catalizzatore impiegato, l’elemento che mette il turbo alla reazione chimica e da cui dipendono efficacia e convenienza dell’operazione. L’ossido di titanio, o titania (TiO2), è un ottimo candidato. “Non a caso è il catalizzatore più studiato, già dagli anni ’70 del secolo scorso – racconta Galenda – È tra i migliori in termini di prestazioni, ma tra i suoi altri pregi è bene citare anche la disponibilità, la sostenibilità, la non tossicità e l’economicità della produzione”. Utile per la pigmentazione bianca in prodotti che vanno dai dentifrici ai cementi, è usato anche in forma cristallina in alcune pitture murarie. Negli ambienti indoor non ha effetti anti-inquinanti perché, essendo bianco, non è attivato dalla luce visibile ma solo dalla banda dell‘ultravioletto vicino, con lunghezze d’onda tra 360 e 400 nanometri. Diverso è il caso delle pitture per esterni, dove può essere attivato dalla luce solare (che contiene circa il 3-4% di luce UV). Uno degli esempi più noti è la chiesa romana Dives in Misericordia, come ha ricordato l’architetto Richard Meier sull’Almanacco della scienza del Cnr. Nella costruzione è stato infatti impiegato un cemento fotocatalitico Italcementi contenente TiO2 in grado di ossidare le molecole inquinanti responsabili dell’annerimento delle pareti. Polveri dello smog, pulviscolo derivato dalla combustione dei motori, sporco di natura organica, idrocarburi sono alcune delle sostanze aggredite dalla reazione ossidativa, frutto dell’incontro della titania con la luce del sole: l’ossidazione attivata dalla fotocatalisi degrada queste sostanze e le consuma, trasformandole in anidride carbonica (in quantità assolutamente inferiori a quanto prodotto da un uomo respirando) e acqua.
Fotocatalisi per degradare gli inquinanti: l’esempio del depuratore di Putignano
L’efficacia della fotocatalisi aumenta in acqua. “La fotocatalisi in mezzo acquoso – chiarisce Galenda – permette di rimuovere gli inquinanti persistenti, i cosiddetti inquinanti emergenti, che passano indisturbati attraverso i depuratori”. Qualche esempio: Pfas, farmaci smaltiti impropriamente nelle fognature, componenti dei prodotti per la cura della persona, residui di pesticidi e insetticidi, tutte sostanze recalcitranti ai processi di depurazione classica. La sinergia tra fotocatalisi e depuratori è stata sperimentata con il progetto di ricerca ministeriale “Energie per l’ambiente” realizzato presso il depuratore di Putignano (Bari), una delle prime applicazioni di reattori fotocatalitici per degradare questi inquinanti nei depuratori. L’efficacia della fotocatalisi in questo caso è legata alla qualità dell’acqua trattata: più è torbida meno il processo è efficace, poiché al fotocatalizzatore arriva poca luce. “Tuttavia – spiega Galenda – nel caso dei residui di farmaci, in condizioni di laboratorio riusciamo ad eliminare in circa 20 minuti le quantità comunemente presenti nelle acque di scarico, pari a milionesimi di grammo per litro. I farmaci vengono convertiti e rimossi completamente”. Il metodo funziona anche per l’abbattimento dei Pfas, anche se in questo caso i tempi si allungano e le rese diminuiscono, ma il trattamento si è dimostrato efficace nello spezzettare tali sostanze, in modo che i processi biologici siano più efficaci. “La chimica – conclude Galenda – ha trovato nella luce del Sole il grande alleato per sconfiggere l’inquinamento”.
