Sviluppo di catalizzatori sostenibili per applicazioni ambientali = Development of sustainable catalysts for environmental applications

I composti organici volatili (COV) sono delle molecole chimiche inquinanti presenti nell’atmosfera, le quali sono emesse a seguito di processi antropogenici di produzione industriale o per via biogenica. Questi inquinanti possono legarsi agli ossidi di azoto e stimolare la produzione di ozono, andando a influire negativamente sulla salute dell’uomo e contribuire all’effetto serra. I farmaci nelle acque sono considerati degli inquinanti emergenti, in quanto la loro concentrazione nei reflui sta aumentando, raggiungendo valori prossimi a 100 μg/L per via del loro grande utilizzo. I depuratori urbani non sono attrezzati per l’abbattimento di questo tipo di molecole, di conseguenza è importante sviluppare sistemi tecnologici che permettano la loro rimozione. La fase preliminare dello studio evidenzia il concetto di sostenibilità sottolineando come i tre parametri, ossia economico, sociale e ambientale, siano importanti in egual maniera. I catalizzatori a base di metalli nobili, nonostante siano estremamente attivi verso l’ossidazione di composti organici volatili, presentano purtroppo una bassa sostenibilità economica in quanto sono estremamente costosi, con picchi di 70 euro/g. Lo studio effettuato ha come scopo l’abbattimento per via catalitica di queste molecole utilizzando dei catalizzatori che rientrano nei tre parametri di sostenibilità. È stata selezionata una zeolite naturale, la clinoptilolite, dalla quale sono stati ricavati due catalizzatori. La clinoptilolite ha la proprietà di essere un ottimo materiale adsorbente per via della regolarità dei pori e alla presenza di siti acidi sulla superficie. I due catalizzatori sono stati ricavati per scambio ionico, ottenendo una concentrazione al 3% in massa rispettivamente di ione ferrico Fe3+ e ferroso Fe2+. I risultati dei test catalitici sono stati confrontanti con il materiale di partenza. I composti organici volatili sono stati studiati su entrambi i catalizzatori usando come molecole sonda etilene e propilene ad una concentrazione di 500 ppm, valutando la conversione e la selettività a CO2. Una importante fase preliminare è stata eseguita per poter scegliere il tipo di pretrattamento ottimale che consenta di ottenere una conversione stabile e confrontabile in più cicli catalitici. L’abbattimento dei farmaci tramite processo Fenton è stato studiato campionando il sistema reagente ogni dieci minuti e valutando l’assorbanza caratteristica del farmaco in questione tramite uno spettrofotometro UV-Vis. I farmaci studiati sono Amoxicillina, Ibuprofene e Paracetamolo, ciascuno avente un picco nella zona dell’ultravioletto. La reazione è stata condotta fino a che non si è osservato un abbattimento totale dell’inquinante utilizzando il catalizzatore in presenza di H2O2 e acido ascorbico in rapporto molare 1/1/1 con gli ioni ferro presenti.