Produzione e ottimizzazione di membrane fotoattive per il trattamento di sostanze perfluoroalchiliche presenti nelle acque

Le sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) sono un insieme piuttosto ampio di composti chimici, accomunati dalla presenza di una catena carboniosa di lunghezza variabile a cui sono legati degli atomi di fluoro. Il legame carbonio-fluoro è altamente energetico, questo conferisce alle molecole un’ottima stabilità chimica che le rende difficili da degradare una volta immesse nell’ambiente. Nella produzione su larga scala, i PFAS venivano largamente utilizzati per rendere resistenti all’acqua e ai grassi numerosi oggetti di uso quotidiano come contenitori, carta e tessuti, come additivi per le schiume antincendio ed emulsionanti per i detersivi, impregnanti per il legno e vernici. Le sostanze più comuni appartenenti a questa categoria sono l’acido perfluoroottansolfonico (PFOS) e l’acido perfluoroottaonico (PFOA), di cui sono stati riportati gli effetti tossici a seguito di un’elevata esposizione attraverso l’acqua potabile e il cibo, con conseguenze dannose per la salute, soprattutto a carico del fegato e in termini di disturbi dello sviluppo e della riproduzione (EFSA, 2008). La presenza di questi inquinanti risulta comunque più elevata nelle regioni con alta densità di industrializzazione, nel Veneto ci si concentra in particolare sulle provincie di Padova, Vicenza e Verona, in cui lo scarico di acque reflue industriali di alcuni distretti produttivi sembra essere il maggior responsabile dell’esposizione a questi contaminanti nelle aree urbane (Regione del Veneto, 2017). Negli ultimi anni, a seguito dell’accumularsi di informazioni sul profilo tossicologico di queste sostanze, l'uso e la produzione ne sono state regolamentate da numerose agenzie nazionali e internazionali come US EPA (2006), Health Canada e Unione Europea (2006). Una questione di particolare rilievo è diventato il loro smaltimento, e la strada che in questo senso sta dando maggiori risultati è quella riguardante i processi di ossidazione avanzata (AOP). Questo progetto, a fronte degli innumerevoli argomenti inerenti alla tematica degli PFAS, focalizza l’attenzione sull’ottimizzazione delle prestazioni di fotoreattori a membrana nei confronti della degradazione ossidativa dell'acido perfluoroottanoico (PFOA) nell'acqua. La parte iniziale di questa relazione consiste nella produzione di membrane di poliimmide (PI) incorporate nel biossido di titanio (TiO2) mediante elettrofilatura simultanea di due diverse soluzioni con funzione rispettivamente strutturale e catalitica. La membrana così preparata subisce quindi un trattamento termico programmato, che assicura la conversione dell'acido poliammico (PAA) in poliimmide (PI) e fornisce la struttura caratteristica a “nanorods” del TiO2 con la rimozione della polivinilpiridina (PVP), presente nella parte catalitica. La membrana fotoattiva ottenuta è utilizzata in seguito per la degradazione di inquinanti mediante fotocatalisi eterogenea, grazie alle sue eccellenti proprietà fisico-chimiche che ne facilitano l'utilizzo. La parte finale consiste nel testare le membrane prodotte attraverso un circuito di pompaggio, in cui una quantità nota di acqua deionizzata ultrapura, a basso pH, viene inquinata con PFOA e ulteriori specie chimiche necessarie per avviare la reazione Photo-Fenton. I processi di ossidazione avanzata che avvengono in questa fase assicurano la presenza di specie chimiche altamente reattive in grado di degradare progressivamente l'inquinante.