È quanto prevede il progetto di ricerca “Acquaplanet” condotto dalla dottoranda Eloise Pulvirenti
Si chiama “Strumenti innovativi di mitigazione dell’inquinamento delle acque da microplastiche per salvaguardare l’ambiente e la salute” ed ha l’obiettivo di progettare e validare tre prototipi industriali mirati a ridurre il rilascio di microplastiche in output dagli impianti di depurazione di reflui urbani.
È il progetto di ricerca di dottorato industriale “Acquaplanet” condotto dalla dottoressa Eloise Pulvirenti, componente del gruppo di ricerca della prof.ssa Margherita Ferrante del Dipartimento di Scienze Mediche, Chirurgiche e Tecnologie Avanzate “Ingrassia”. Un Industrial PhD finanziato col Pon Ricerca e Innovazione 2014-2020 che, grazie alla co-partecipazione della azienda siciliana di respiro internazionale Plastica Alfa, consentirà di produrre un sistema brevettato di depurazione acque volto a eliminare le microplastiche nel range dimensionale tra 10 e 150 micron (l’unità di misura di lunghezza pari a un milionesimo di metro).
Ad illustrare la problematica delle microplastiche e il progetto “Acquaplanet” è la dottoranda Eloise Pulvirenti
La plastica e i problemi connessi
I materiali plastici sono ampiamente usati nell’industria e nella vita quotidiana perché hanno caratteristiche tecniche favorevoli quali resistenza alla corrosione, leggerezza, durabilità ed efficienza d’uso.
La plastica, infatti, ha la peculiarità di degradarsi in tempi molto lunghi da anni a secoli, dai sacchetti di plastica che impiegano dai 10 ai 30 anni, ai pannolini, assorbenti e bottiglie di plastica per i quali sono necessari fino a 450 anni, alle lenze dei pescherecci che impiegano 600 anni.
La produzione di plastica vergine è aumentata enormemente dal 1950 ad oggi, e si prevede una crescita entro il 2050 che raggiungerà i 33 miliardi di tonnellate rispetto ai 348 milioni di tonnellate raggiunte nel 2017.
L’uso estensivo, l’elevata produzione, l’enorme smaltimento di plastica usa e getta e la resistenza alla degradazione hanno causato un accumulo di particelle plastiche nelle matrici ambientali (ambiente terrestre, aereo e acquatico) provocando un evidente ed importante inquinamento ambientale con danno diretto ed indiretto alla salute ambientale e umana.
Queste particelle possono essere di origine primaria o secondaria. Le microplastiche primarie vengono fabbricate direttamente come particelle aggiunte a prodotti commerciali come tessuti, prodotti per la cura personale (scrub per il corpo e per il viso), medicinali, o pellet per produrre materie prime e plastica.
Le microplastiche secondarie hanno, invece, origine dalla frammentazione di materie plastiche di dimensioni maggiori come reti, contenitori, pellicole, fibre, fili e pneumatici rilasciati in ambiente.
Le microplastiche secondarie sono le fonti principali dell’inquinamento acquatico che possono indurre effetti tossici come infiammazione, mutagenesi, stress ossidativo e neurotossicità, ma causare problemi nella crescita, riproduzione e sopravvivenza degli organismi acquatici e non solo. Infatti, esse sono destinate ad accumularsi nella catena alimentare.
La frammentazione può avvenire attraverso processi di invecchiamento da esposizione ad agenti atmosferici, come radiazioni UV, o abrasione meccanica prodotta dal moto ondoso o dall’azione del vento, ma anche attraverso processi di idrolisi, degradazione microbica e degradazione termica.
La plastica si può classificare a livello dimensionale in: macroplastiche di dimensioni superiori ai 25 mm, le mesoplastiche di dimensioni comprese tra i 25 mm e i 5 mm, le microplastiche con dimensioni inferiori ai 5 mm e le nanoplastiche inferiori agli 0,1 micron.
Le microplastiche hanno destato preoccupazione e quindi hanno focalizzato una crescente attenzione pubblica.
La pressa Vector della azienda Plastica Alfa
Depurazione delle acque reflue e rilascio di microplastiche in ambiente
Grazie al progetto “Acquaplanet” l’Università di Catania sta partecipando al disegno e validazione di un sistema innovativo di mitigazione delle acque reflue urbane per lenire i rilasci di microplastiche di origine domestica e dunque urbana.
Il Laboratorio di Igiene Ambientale e degli Alimenti del Dipartimento Ingrassia, insieme con Plastica Alfa (azienda leader in prodotti di idraulica e depurazione acque), sta studiando, sviluppando e testando i prototipi di filtri che saranno in grado di rimuovere le microplastiche di dimensioni comprese tra i 10 e i 150 micron.
I filtri in via di definizione e valutazione sperimentale sono costruiti con tre materiali quali: polivinilidenfluoruro, carbonio attivo, e filtri ceramici i cui disegni sono già coperti da brevetto.
I test di efficacia, effettuati su scala pilota, sono stati eseguiti mediante l’applicazione del “Metodo per l’estrazione e la determinazione di microplastiche in campioni a matrici organiche ed inorganiche” (Brevetto MISE nel marzo 2018 dell’Università di Catania e Brevetto Europeo EPO del luglio 2022) per valutare l’effettiva capacità di rimozione di microplastiche dei prototipi.
Questo brevetto è l'unica metodologia attualmente disponibile al mondo in grado di rilevare anche le microplastiche di dimensioni inferiori ai 10 micron.
L’obiettivo finale è dunque migliorare l’efficacia di filtrazione e applicare questi sistemi su scala industriale.
Questo nuovo strumento consentirà di perseguire un’azione conservativa delle condizioni naturali degli ambienti accettori come suolo e acque superficiali, in modo tale da garantire la salute dell’ambiente e dunque indirettamente dell’uomo.
Il progetto di dottorato permetterà anche, per la prima volta, la caratterizzazione e la valutazione delle acque reflue in uscita dal depuratore circa la contaminazione da microplastiche attuale per le provincie di Catania e Siracusa, il cui dato ad oggi non è disponibile ma di estrema importanza per gli effetti sull’ambiente e sulla salute umana.
Si sta sviluppando dunque uno strumento sostenibile, innovativo e di facile applicazione che potrà ottenere un discreto successo nell’economia fiorente del controllo ambientale circa le microplastiche nel settore dell’eco-innovazione, ma applicabile anche nel tema dell’uso efficiente delle risorse, della gestione sostenibile dei rifiuti, degli approcci integrati nell’economia circolare, e infine, della simbiosi industriale.
La docente Margherita Ferrante e la dottoranda Eloise Pulvirenti