Studio di nuovi materiali per la produzione di membrane fotocatalitiche per il trattamento delle acque

Ad oggi, a causa della ridotta disponibilità delle risorse idriche, è fondamentale compiere un impiego virtuoso dell’acqua. In particolare, lo sfruttamento eccessivo di tali risorse, l’inquinamento, le attività antropiche e i cambiamenti climatici correlati producono impatti negativi di dimensioni crescenti sulla quantità e qualità dell’acqua disponibile e, quindi, sulla salute umana. Nel dettaglio, le acque reflue generate dagli allevamenti di pesci sono potenziali sorgenti di contaminazione per le acque superficiali in quanto possono contenere prodotti di scarto del metabolismo come l’ammoniaca e l’urea, avanzi di foraggio e CECs. Per questa ragione, negli ultimi anni l’allevamento ittico ha gradualmente implementato Sistemi di Acquacoltura a Ricircolo (RAS), in cui l’effluente è trattato con una serie di tecnologie con l’obiettivo di rimuovere sostanze indesiderate e patogene e di aggiustare la composizione dell’acqua prima del suo riutilizzo, riducendone lo spreco. Tra le tecnologie impiegate vi è la nanofiltrazione, che sfrutta membrane fotocatalitiche in grado di ritenere selettivamente specie indesiderate e contemporaneamente, degradarle sotto irraggiamento solare. Lo scopo del presente lavoro è duplice. In un primo momento si ottimizza il rapporto tra ossido di grafene, utilizzato come elemento strutturante, e TiO2 commerciale (P25) come catalizzatore, mentre in un secondo momento si opera la sintesi e si determina l’applicabilità di nuovi materiali, a base di TiO2, in grado di fornire delle prestazioni catalitiche soddisfacenti sfruttando come sorgente di radiazione la sola porzione visibile dello spettro solare. Oltre a TiO2 puro, come riferimento, si valuta l’attività catalitica di alcuni materiali sintetizzati, sia per via idrotermale che sol-gel, che presentano l’introduzione di rame e/o azoto come agenti dopanti. Una volta caratterizzati i materiali tramite XRD e DRS, se ne monitora l'attività fotocatalitica in acqua Milli-Q e in matrici di acque reali nei confronti di una miscela di contaminanti emergenti, quali: Benzotriazolo,Bisfenolo A, Diclofenac e Sulfametossazolo. Le misure sono state svolte utilizzando una solarbox con un filtro per la lampada a lambda> 400 nm, e i campioni analizzati in HPLC a seguito di filtrazione per rimuovere il catalizzatore.