Nuove nanoparticelle magnetiche per la depurazione delle acque

L'acqua è presente in tutte le sostanze esistenti in natura sulla crosta terrestre ed è il composto predominante di qualsiasi tipo di materia vivente. Essendo il principale costituente della gran parte dei viventi, l'acqua è quindi presente anche nell'organismo umano, in percentuali variabili a seconda dell'età, del sesso e del peso. L'acqua ha un certo numero di proprietà uniche, essenziali per la vita; è un solvente eccellente per molte sostanze, per questo motivo è il mezzo fondamentale per il trasporto dei nutrienti e dei prodotti di scarto nei processi vitali.
L'inquinamento delle acque naturali da parte di contaminanti chimici e biologici è un problema che ha ormai acquisito una dimensione mondiale. Con l'incremento delle attività industriali, le acque reflue provenienti da industrie chimiche, di estrazione mineraria, di produzione di batterie, contengono un'elevata quantità di metalli pesanti tossici quali cadmio, rame, cobalto, piombo, nichel e cromo. I metalli pesanti sono i composti più pericolosi e dannosi tra le sostanze inquinanti. Infatti, penetrano in maniera insidiosa nel nostro organismo attraverso cibi, bevande, aria atmosferica, abiti, bloccando l'attività di numerosi complessi enzimatici; si accumulano negli organismi viventi causando varie malattie e disturbi.
Negli ultimi anni, le nanoparticelle magnetiche hanno guadagnato un crescente interesse grazie alla loro potenziale applicazione nell'ambito dell'inquinamento ambientale, soprattutto quello acquoso. Infatti, queste nanoparticelle possono essere utilizzate per assorbire gli agenti inquinanti presenti nelle acque, soprattutto i metalli pesanti. Le nanoparticelle magnetiche possiedono numerosi vantaggi: elevata area superficiale; elevato numero di siti attivi in superficie; ottime proprietà magnetiche; buona efficienza di adsorbimento; elevata capacità di rimozione dei contaminanti; facile e rapida separazione dell'adsorbente dalla soluzione attraverso l’applicazione di un campo magnetico esterno; le sostanze dannose possono essere separate dalle nanoparticelle magnetiche e queste rese disponibili per successivi cicli di separazione e purificazione. Sfruttando le caratteristiche delle nanoparticelle magnetiche è possibile progettare ad hoc nuovi sistemi di depurazione delle acque da metalli pesanti.
L'obiettivo di questo lavoro di tesi è la progettazione di nuove nanoparticelle magnetiche per la depurazione delle acque dai metalli pesanti. Sono state utilizzate nanoparticelle di maghemite e silica magnetica commerciali e nuove particelle di sintesi preparate dalle analoghe commerciali mediante opportuna funzionalizzazione con glutatione. È stata testata l'efficienza di estrazione di queste nanoparticelle su soluzioni di cadmio, cobalto, rame e piombo in funzione del pH.