Studio delle reazioni acquose delle specie a lunga vita nell'acqua attivata al plasma

Il plasma non termico, chiamato anche plasma freddo, è una tipologia di plasma caratterizzato da temperature non uniformi tra le diverse componenti. In particolare, gli elettroni raggiungono temperature molto elevate, mentre le particelle pesanti, come atomi, ioni e molecole, mantengono temperature generalmente vicine alla temperatura ambiente.1 Questo squilibrio termico consente al plasma freddo di attivare reazioni chimiche altamente energetiche, senza che l’intero sistema raggiunga temperature elevate. Una delle possibili applicazioni del plasma non termico è la generazione di acqua attivata al plasma o PAW (Plasma-activated water). Quando l’acqua viene trattata con plasma non termico si arricchisce di diverse specie reattive, alcune a breve vita, come i radicali liberi, e altre a lunga vita, come il perossido di idrogeno (H2O2), i nitrati (NO3-) e i nitriti (NO2-). Queste specie, generate dalle interazioni tra il plasma e le molecole d'acqua, conferiscono alla PAW proprietà chimiche uniche, che possono essere sfruttate in vari ambiti, dalla sterilizzazione alla promozione della crescita delle piante.2 Le specie persistenti presenti nell'acqua attivata al plasma, pur essendo relativamente stabili, non sono inerti e possono ancora reagire tra loro portando a un’evoluzione temporale della composizione della PAW. Questa tesi ha come oggetto lo studio delle interazioni chimiche tra le specie a lunga vita presenti nella PAW, con un focus particolare sui nitriti (NO3⁻) e nitrati (NO3⁻), con l’obiettivo di comprendere meglio le dinamiche che caratterizzano questo sistema complesso. A tal scopo sono state preparate soluzioni contenenti queste specie chimiche in concentrazioni simili a quelle misurate in campioni di PAW ottenuti da diverse fonti (DBD e torcia a plasma jets). La composizione di queste miscele, in particolare la concentrazione di nitrati (NO3-) e nitriti (NO2-), è stata monitorata nel tempo utilizzando la tecnica della cromatografia a scambio ionico. I dati raccolti sono stati utilizzati per sviluppare ipotesi sulle reazioni chimiche che avvengono all'interno delle miscele e per stimare le relative costanti cinetiche, supportati da un'approfondita revisione della letteratura esistente. Inoltre, l'evoluzione temporale della composizione delle miscele è stata confrontata con quella delle PAW originali, al fine di valutare la capacità delle miscele di replicare il comportamento chimico dell’acqua attivata al plasma.