Matrici nanoporose per il rilascio di glifosato = Nanoporous matrices for the release of glyphosate

Matrici nanoporose per il rilascio di glifosato Il glifosato è un erbicida sistemico e non selettivo di post-emergenza che, inibendo la sintesi di tre amminoacidi aromatici indispensabili al loro sviluppo, è in grado di bloccare la crescita degli organismi vegetali infestanti. Tale erbicida è stato inserito dall'organizzazione IARC all’interno della categoria 2A, gruppo dei composti “potenzialmente cancerogeni per l'uomo”. Molti enti, tra cui l’EFSA, hanno mostrato disaccordo verso una simile decisione, asserendo che la tossicità delle formulazioni commerciali non deriva dal glifosato in sé, ma dai tensioattivi con i quali esso è miscelato. Numerosi studi sono stati condotti circa la rimozione del glifosato da acque e terreni contaminati, ma poche ricerche si sono concentrate sulla possibilità di rilasciare in maniera controllata tale erbicida all'interno di diversi substrati. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato dimostrare che il glifosato, se inserito all'interno di opportune matrici, subisce un rilascio più lento e graduale rispetto a quello che si avrebbe se esso venisse utilizzato tal quale; ciò consente di limitare l'inquinamento ambientale poiché, incrementando l’efficacia del pesticida, è possibile ridurne la quantità necessaria ai trattamenti. Un metodo per estrarre il principio attivo puro a partire da una formulazione commerciale è stato ottimizzato con successo, ottenendo una purezza del 98%. Mediante la tecnica di Incipient Wetness Impregnation, l’erbicida è stato inserito all'interno di quattro diverse matrici nanoporose, scelte per il loro basso costo e la loro eco-compatibilità con i suoli: la silice SBA-15, la γ-allumina, l'argilla montmorillonite K10 e l’argilla montmorillonite pontata con alluminio (MMT-Al). L’impregnazione è stata condotta in modo da ottenere materiali finali contenenti il 40% circa in peso di glifosato. Tramite cromatografia ionica, sono stati valutati i rilasci dell’erbicida all’interno di due diversi liquidi, ossia acqua ultrapura ed una soluzione tampone di ossalato di sodio a pH 3 (utile per simulare le condizioni connesse alle piogge acide). Tra i materiali testati, la MMT-Al ha dimostrato di possedere un meccanismo di rilascio controllato: il glifosato non è stato completamente rilasciato, nemmeno dopo due giorni, né in acqua, né nella soluzione di ossalato; le concentrazioni di erbicida in tampone, inoltre, hanno mostrato valori più bassi rispetto a quelli in acqua. Sono state effettuate due ulteriori analisi in soluzione salina (per simulare l’ambiente tipico dei suoli) soltanto sulla MMT-Al impregnata; è stato impiegato a tale scopo il CaCl2 0,01 M, a pH non controllato (6,37) e a pH 3. I dati ottenuti si sono rivelati comparabili con quelli osservati per il tampone acido, indipendentemente dal pH del CaCl2. I modelli cinetici più adatti ad interpolare i dati sperimentali di desorbimento dalla MMT-Al sono risultati quello di pseudo-primo ordine e quello di pseudo-secondo ordine. Per valutare le possibili alterazioni subite dalla struttura dei materiali a seguito delle varie prove eseguite, tutte le matrici pure ed impregnate sono state caratterizzate mediante diffrazione a raggi X, spettroscopia infrarossa (FT-IR), adsorbimento di N2 (BET) e microscopia a scansione elettronica (SEM). La MMT-Al è stata caratterizzata anche dopo rilascio in ambiente neutro: la struttura TOT persa a causa dell’impregnazione è stata del tutto riacquistata una volta fuoriuscito il glifosato.