Purificazione delle acque mediante reattori fotocatalitici microfluidici

Negli ultimi decenni, l’approvvigionamento di acqua potabile e la disponibilità di risorse idriche di qualità adeguata agli usi più disparati da parte dell’uomo sono diventati sempre più difficoltosi. Questo a causa sia dei cambiamenti climatici, che del crescente impatto ambientale ascrivibile alle varie attività umane, prima fra tutte quella industriale. Infatti, se il riscaldamento globale causa fenomeni quali desertificazione e progressiva riduzione delle fonti d’acqua dolce, le varie attività industriali comportano il rilascio di sostanze nocive (quali, ad esempio, coloranti, pesticidi, solventi e tensioattivi) nelle acque, con notevoli danni non solo per la società umana, ma anche per la fauna e la flora. Pertanto, al fine di ridurre la presenza di tali inquinanti nelle acque, consentendone così il rilascio sicuro nell’ambiente o l’eventuale riutilizzo, è necessario sviluppare delle tecnologie di trattamento e purificazione a cui sottoporre il liquido contaminato. In tale contesto, questo lavoro di tesi si pone come obbiettivo quello di analizzare la letteratura relativa all’impiego della fotocatalisi per la degradazione di inquinanti organici in soluzione acquosa, con particolare riferimento all’utilizzo dei cosiddetti reattori microfluidici. La prima parte dell’elaborato offrirà una descrizione dei meccanismi che sono alla base di un processo fotocatalitico: l’utilizzo di un materiale semiconduttore che, irraggiato con radiazione elettromagnetica opportuna, è in grado di generare specie reattive che promuovono l’ossidazione delle sostanze organiche presenti. Successivamente, verranno esposte le sue attuali applicazioni su media/larga scala e relative problematiche. Queste applicazioni, a causa delle loro limitazioni, verranno confrontate con reattori microfluidici che, operando su volumi ridotti, sono in grado di ovviare ad esse. La seconda parte della presente tesi, invece, fornirà una panoramica sui reattori microfluidici applicati in ambito fotocatalitico. Verranno anzitutto presentate le tecniche di produzione dei suddetti reattori, descrivendone le principali caratteristiche. Infine, verranno esposti e analizzati i diversi parametri che ne influenzano la resa nei processi di degradazione di alcuni specifici inquinanti.