Venti dischi stampati in 3D, larghi appena 3,9 centimetri e spessi un millimetro, hanno rimosso dall’acqua il 90% delle microplastiche durante un test di laboratorio. Il filtro sviluppato all’Università di Waterloo, in Canada, funziona per gravità e usa una combinazione piuttosto semplice: una superficie piena di minuscoli pori e un rivestimento adesivo che aiuta le particelle a restare attaccate mentre l’acqua passa.
Quel 90%, però, appartiene a una prova molto precisa. Nello studio pubblicato su Separation and Purification Technology, i ricercatori Ethan Crawford e Tizazu Mekonnen hanno lavorato con 100 millilitri d’acqua contenenti polistirolo macinato, a una concentrazione di 100 parti per milione. Le fibre rilasciate dai vestiti durante un vero bucato, con forme, materiali, detergenti e condizioni di flusso diversi, devono ancora passare dal filtro. Ed è probabilmente il test più interessante da fare.
Dal disco liscio al 90%
Il filtro parte dal PLA, l’acido polilattico molto utilizzato nella stampa 3D. Ogni disco ha una griglia di fori quadrati da un millimetro; sovrapponendo i pezzi con le aperture sfalsate, l’acqua è costretta a un percorso meno diretto e aumenta la probabilità che una particella incontri la superficie. Da solo, però, il pezzo stampato funziona poco. In una configurazione con otto dischi, la superficie liscia ha rimosso appena il 16% delle microplastiche.
Crawford e Mekonnen hanno quindi mescolato al PLA del polietilenglicole, o PEG, destinato a sparire dopo la stampa. I dischi vengono immersi in acqua bollente per un’ora, per tre volte consecutive: il PEG esposto si scioglie e lascia dietro di sé una superficie irregolare, attraversata da pori micro e nanometrici. Con questa modifica l’efficienza, sempre con otto dischi, sale al 37%.
Mancava ancora qualcosa che impedisse alle particelle di toccare il filtro e ripartire con l’acqua. I ricercatori hanno provato due rivestimenti adesivi sensibili alla pressione: la polidopamina e il poli(2-etilesil acrilato), P2EHA. Il secondo ha funzionato meglio, portando la rimozione al 51%.
Poi hanno cominciato ad allungare la colonna: 12, 16 e infine 20 dischi. Con venti elementi porosi e rivestiti di P2EHA si arriva al famoso 90%. Il numero, dunque, non appartiene a un singolo dischetto miracoloso: serve una pila di filtri e serve che l’acqua incontri abbastanza superficie lungo il percorso. La tesi di Ethan Crawford all’Università di Waterloo mostra anche quanto conti la dimensione delle particelle.
Quelle più piccole continuano a scappare
@univerità di Waterloo
Prima della filtrazione circa il 90% delle particelle analizzate misurava meno di 20 micrometri e il 43% meno di sei. Dopo il passaggio attraverso il sistema, tra quelle rimaste nell’acqua l’80% era sotto i 10 micrometri. Nessuna delle particelle osservate dopo la filtrazione superava invece i 50 micrometri. Il filtro riesce molto meglio quando la plastica è abbastanza grande da urtare la superficie e aderire al rivestimento. Le particelle più minute pesano pochissimo, vengono trasportate dal flusso e possono attraversare la colonna senza incontrare abbastanza materiale adesivo.
Gli stessi autori segnalano altri due limiti. Nei test era presente Tween 20, un tensioattivo aggiunto per mantenere disperse le particelle di polistirolo, che potrebbe aver modificato le interazioni tra plastica, filtro e rivestimento. Inoltre non sono ancora state determinate né la quantità massima di microplastiche che il sistema può accumulare né la sua efficienza dopo più utilizzi. Sono questioni decisive se da una colonna da laboratorio si vuole arrivare a qualcosa che possa lavorare ogni giorno sotto un lavandino o accanto a una lavatrice.
La prova della lavatrice
Il collegamento con il bucato arriva direttamente dai ricercatori. Nel lavoro scientifico indicano infatti tra i prossimi passaggi le prove su reflui reali delle lavatrici, molto più vicini alle condizioni in cui un filtro simile potrebbe essere utilizzato. Anche l’Università di Waterloo cita tra le possibili applicazioni future i sistemi domestici e il trattamento industriale delle acque.
Qui il materiale da catturare cambia parecchio. Il test canadese usa frammenti di polistirolo; un carico di bucato può liberare soprattutto microfibre allungate di poliestere e altri materiali sintetici, insieme a detergenti, residui tessili e sporco.
La dimensione del problema è tutt’altro che minuscola. Secondo l’Agenzia europea dell’ambiente, in Europa circa 13.000 tonnellate di microfibre tessili raggiungono ogni anno le acque superficiali, pari a circa 25 grammi per persona e all’8% dei rilasci primari di microplastiche nelle acque.
I filtri applicati alle lavatrici possono già ridurre molto il rilascio di microfibre, mentre i trattamenti più avanzati delle acque reflue raggiungono percentuali ancora maggiori. Una parte della plastica catturata finisce però nei fanghi di depurazione e le particelle più piccole continuano a essere le più difficili da fermare.
Il 90% ottenuto a Waterloo va quindi letto per quello che è: un risultato di laboratorio molto promettente su una specifica sospensione di polistirolo. La parte interessante arriva adesso. Il progetto dovrà tenere quel numero, o qualcosa che gli somigli, davanti a fibre vere, sapone, cicli di lavaggio e filtri che non possono essere sostituiti dopo cento millilitri d’acqua.
La lavatrice, da questo punto di vista, sarà un giudice un po’ meno accomodante del laboratorio.