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Decontaminazione di acque inquinate da simazina per adsorbimento su silici porose ottenute attraverso la tecnica sol-gel

L'impiego sempre più diffuso degli agrofarmaci nelle moderne pratiche agricole ha determinato, attraverso il controllo selettivo di erbe infestanti e microrganismi dannosi alle piú svariate colture, il ripristino di un adeguato apporto di nutrienti alle coltivazioni e un crescente incremento delle rese produttive. Tuttavia il loro utilizzo se da un lato consente un aumento della produttività, dall’altro può dare luogo a fenomeni d’inquinamento a carico dei diversi compartimenti ambientali quali acqua, aria e suolo.
In particolare, l’agrofarmaco simazina è un erbicida sintetico usato per il controllo pre-emergenza di malerbe con foglie ampie ed erbe annuali in campi agricoli e non coltivati. Esso è il secondo pesticida più comunemente rilevato in superficie e nei corpi idrici negli USA, Australia ed Europa, ed è causa di crescente preoccupazione per via del suo potenziale carcinogenico. In aggiunta, tale erbicida mostra anche una forte recalcitranza nei confronti dei processi degradativi sia biologici sia chimici e ció ha determinato il suo accumulo nell’ambiente con forti riflessi negativi. Da ciò nasce la necessità di mettere a punto nuove strategie volte al disinquinamento delle acque al fine di preservare lo stato di salute dei corpi idrici. La strategia adottata in questo lavoro di tesi è stata quella dell’adsorbimento che si è rilevata essere una delle tecniche piú interessanti per la rimozione dei pesticidi dalle acque in virtú dei bassi costi, alta efficienza e semplicità operativa.
Il mio progetto di tesi si è incentrato sulla ricerca e lo sviluppo di nuovi materiali che potessero competere con quelli tradizionali, evidenziando peró migliori proprietà come elevate superfici specifiche, porosità e stabilità chimico-fisica. Tali considerazioni hanno indirizzato l’attivitá di ricerca verso l’impiego della tecnica sol-gel, un’innovativa tecnologia di sintesi, per la preparazione di ossidi di silicio micro/mesoporosi sebbene in letteratura fino ad oggi non vi sono lavori che riportano l’impiego di materiali nanostrutturati, ottenibili attraverso tale tecnica,per la rimozione degli agrofarmaci dalle acque.
La capacitá di rimozione dell’erbicida simazina dalle acque da parte di due campioni silice porosa è stata valutata investigando i principali parametri di processo quali: pH, tempo, concentrazione iniziale di simazina e rapporto solido/liquido. I risultati ottenuti dagli studi di adsorbimento della simazina sugli ossidi di silicio, suggeriscono che quattro importanti obiettivi sono stati raggiunti con enormi vantaggi per applicazioni ambientali:
• l’abbattimento della concentrazione dell'erbicida al di sotto di 0,05 mg/L, ovvero la massima concentrazione di fitofarmaci consentita dalle legge italiane nelle acque superficiali e nelle fogne (DLGS. N. 152/2006);
• la rigenerazione della matrice così da poter essere di nuovo usata in un processo di rimozione ciclica;
• l’incenerimento dell’agrofarmaco mediante combustione;
• l’ottenimento di silici porose che presentano una maggiore affinità per la simazina grazie alla modulazione ad hoc dei parametri del processo di sintesi.
Gli studi di disinquinamento sono stati estesi su altre matrici nanostrutturate, quali sistemi zeolitici e non, al fine di avere un panorama generale sull’uso di diversi materiali adsorbenti che possano essere utilizzati per la purificazione di acque inquinate da erbicidi triazinici, come la simazina.

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1 Introduzione L'impiego degli agrofarmaci riveste un ruolo sempre più importante nelle coltivazioni e nella produzione alimentare. Negli ultimi due decenni, la comunità scientifica e tecnologica si è particolarmente interessata alla rimozione degli agrofarmaci dalle acque [1-18] poiché essi possono causare seri danni all’ambiente e alla salute dell’uomo in particolare al sistema nervoso, agli occhi, al cervello, al midollo osseo e anche effetti carcinogeni, mutageni e teratogeni [1]. La loro tossicità risulta ulteriormente incrementata a causa della loro mobilità e persistenza nei mezzi acquosi [2]. In particolare, recenti ricerche hanno dimostrato che le principali cause di contaminazione delle acque superficiali da parte degli agrofarmaci sono legate ad un uso non corretto degli stessi a seguito di incidenti, cattivi usi agronomici e inadeguate condizioni di conservazione dei prodotti. Da ciò nasce la necessità di mettere a punto strategie volte al disinquinamento, al fine di preservare lo stato di salute dei corpi idrici. Tra i numerosi processi di rimozione di pesticidi dalle acque, l’adsorbimento si è rivelata una delle tecniche più interessanti in ragione dei bassi costi, dell’alta efficienza e della grande semplicità operativa [1]. Ad oggi, i materiali più utilizzati come adsorbenti nel trattamento di acque sono: i carboni attivi, le zeoliti, le argille e i colloidi organici ed inorganici. La crescente necessità di migliorare l'efficienza del processo di rimozione ha portato, quindi, allo studio e alla ricerca di materiali che potessero competere con quelli tradizionali, evidenziando migliori proprietà come elevate superfici specifiche, porosità e stabilità chimico-fisica. Tali considerazioni hanno indirizzato il presente lavoro di tesi verso la ricerca e lo sviluppo di nuovi materiali dotati di proprietà avanzate: elevate superfici specifiche, definito grado di idrofobicità/idrofilicità, sistemi con pori aperti e stabilità chimico-fisica. Pertanto, l'attività di ricerca è stata indirizzata verso la sintesi e la caratterizzazione di ossidi micro/mesoporosi ottenuti tramite la tecnica sol-gel per il disinquinamento delle acque contaminate da agrofarmaci. Fino ad oggi in letteratura non vi sono lavori che riportano l’impiego di materiali nanostrutturati, ottenibili attraverso la tecnica sol-gel sopra citata, per la rimozione degli agrofarmaci. Tuttavia, i recenti progressi di tale metodologia di sintesi hanno aperto nuove prospettive in molteplici campi di ricerca [19]. La procedura sol-gel è una tecnologia innovativa di sintesi per la preparazione di vetri e vetroceramica in bulk ed in forma di film sottili, che utilizza soluzioni colloidali (sol) come materiali di partenza. Tale processo implica vari passaggi quali: l'idrolisi dell'alcossido, la formazione di una sospensione colloidale, la policondensazione e infine l’essiccazione ed opportuno trattamento termico così da ottenere il materiale, vetro o vetroceramico, con le caratteristiche desiderate.

Tesi di Laurea Magistrale

Facoltà: Scienze Biotecnologiche

Autore: Silvia Ruocco Contatta »

Composta da 71 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 427 click dal 10/09/2014.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.