Onde ultrasoniche pulsanti potrebbero un giorno rimuovere i microplastici dalle vie d’acqua
Colorate particelle di plastica galleggiano sotto la superficie della maggior parte delle vie d’acqua, dai torrenti alle acque dell’Artico. Questi microplastici appena visibili, larghi meno di 5 mm, sono potenzialmente dannosi per gli animali e le piante acquatiche, oltre che per gli esseri umani. Pertanto, i ricercatori stanno ideando modi per rimuoverli e fermarli alla fonte. Oggi, un team ha presentato un dispositivo a due fasi fatto con tubi d’acciaio e onde sonore pulsanti che rimuove la maggior parte delle particelle di plastica da campioni d’acqua reali.
I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione di primavera della American Chemical Society (ACS). ACS Primavera 2023 è una riunione ibrida che si terrà virtualmente e di persona dal 26 al 30 marzo.
“L’idea è nata da una discussione con un collega che ha detto che abbiamo bisogno di nuovi modi per raccogliere i microplastici dall’acqua”, afferma Menake Piyasena, PhD, investigatore principale del progetto. “Poiché le forze acustiche possono spingere le particelle insieme, mi chiedevo se potessimo usarle per aggregare i microplastici nell’acqua, rendendo la plastica più facile da rimuovere”.
La filtrazione è la tecnica più comunemente utilizzata per rimuovere questi materiali dall’acqua. Ad esempio, i filtri di scarico della lavatrice possono impedire ai fili che si staccano dai vestiti durante il lavaggio di entrare nelle acque reflue. Ma questo metodo può essere costoso su larga scala, richiedendo la pulizia regolare dei filtri, che possono intasarsi.
Un’altra opzione potrebbe essere quella di concentrare le particelle di plastica in acqua corrente con forze acustiche, o onde sonore, che trasferiscono energia alle particelle vicine, facendole vibrare e muovere. Basta pensare a un altoparlante che suona musica ad alto volume che fa tremare il terreno, facendo rimbalzare schegge di polvere e sporcizia l’una verso l’altra. Gli scienziati hanno già utilizzato questo fenomeno per separare le particelle biologiche dai liquidi, come le cellule rosse del sangue dal plasma.
Recentemente, alcuni team hanno applicato questo approccio alla separazione dei microplastici da campioni preparati in laboratorio con acqua pura. Ma questo lavoro è stato fatto con piccoli volumi d’acqua. Hanno anche usato microplastici che erano solo decine di micron di larghezza – più piccoli della larghezza di un capello umano, spiega Nelum Perera, una studentessa di dottorato nel laboratorio di Piyasena presso il New Mexico Tech.
“Ho letto che la maggior parte dei microplastici nell’ambiente è più grande di quello”, dice Perera, che presenterà il lavoro. “Quindi ho voluto sviluppare un dispositivo che potesse essere utile per la maggior parte delle dimensioni e che potesse essere aumentato per raggiungere obiettivi reali”.
Per ospitare tassi di flusso d’acqua più elevati, Perera ha creato un dispositivo di prova con tubi d’acciaio larghi 8 mm collegati a un tubo di ingresso e a più tubi di uscita. Ha quindi attaccato un trasduttore al lato del tubo di metallo. Quando il trasduttore è stato acceso, ha generato onde ultrasonicive attraverso il tubo di metallo, applicando forze acustiche sui microplastici mentre passavano attraverso il sistema, rendendoli più facili da catturare. Il dispositivo prototipo è relativamente semplice rispetto ai metodi di filtrazione tradizionali, spiega Piyasena, perché non si intasa facilmente come un filtro.
In esperimenti iniziali con microplastici di polistirene, polietil
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