Valutazione delle capacità di adsorbimento di elementi da parte di scarti alimentari

Numerosi processi industriali producono reflui particolarmente ricchi in metalli pesanti ed elementi tossici. Elevate concentrazioni di questi inquinanti nelle acque sono direttamente responsabili dell’alterazione dei cicli vitali di piante, animali ed esseri umani. La rimozione dei metalli da soluzioni acquose rappresenta uno dei principali obiettivi del risanamento ambientale; si può ottenere attraverso diversi metodi fisico-chimici ma la maggior parte di questi risulta essere costosa ed inadeguata. L’adsorbimento è il metodo generalmente preferito per l’alta efficienza nella rimozione dei metalli, la ridotta necessità di manipolazione, il possibile impiego di diversi adsorbenti ed i costi di applicazione generalmente inferiori rispetto a quelli di altre tecniche. Gli scarti prodotti dall’industria alimentare possono essere utilizzati come materiali adsorbenti a basso costo; negli ultimi anni, diversi ricercatori ne hanno studiato le potenzialità. Le condizioni operative fino ad ora utilizzate per gli esperimenti di adsorbimento sono però tra loro molto disomogenee ed è quindi impossibile confrontare le efficienze dei singoli adsorbenti. L'obiettivo di questo studio è quello di ottenere un quadro completo delle capacità di adsorbimento di inquinanti inorganici da parte di 12 scarti alimentari, valutando la loro capacità di rimuovere più di 30 metalli (per molti dei quali non erano ancora mai state valutate le capacità di adsorbimento) da una stessa soluzione inquinata. Mantenendo condizioni sperimentali omogenee, è possibile operare un confronto tra i diversi adsorbenti e valutarne adeguatamente la relativa efficienza. Le polveri di ogni scarto alimentare sono state inserite nelle soluzioni contaminate in dosi progressivamente crescenti per incrementare il numero dei siti attivi disponibili e studiare gli effetti di competizione tra i metalli. I 12 scarti alimentari (bucce di banana, bucce di melanzana, bucce di mela, bucce di limone con albedo, bucce di patata, vinaccia, bucce di pomodoro, bucce di arancia, bucce di anguria con albedo, carrube, fondi di caffè classico e caffè decaffeinato) sono stati essiccati, ridotti in polvere e lavati prima dell’utilizzo. E’ stata studiata la capacità di adsorbimento di 31 elementi (Ag, Al, As, Ba, Be, Bi, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Ga, In, La, Mn, Mo, Nb, Ni, Pb, Sb, Sn, Sr, Th, Ti, Tl, U, V, W, Zn) da soluzioni sintetiche a pH 2 e a pH 5.5. Per ciascun elemento sono state verificate le curve di solubilità in funzione del pH, per valutare gli equilibri di precipitazione di idrossidi e la loro possibile interferenza nel processo di adsorbimento. La percentuale di rimozione dei metalli dalle soluzioni contaminate è stata calcolata analizzando mediante spettroscopia al plasma accoppiato induttivamente con rivelazione ottica e di massa (ICP-OES, ICP-MS). Gli scarti alimentari possono essere utilizzati efficacemente per la rimozione di numerosi metalli da soluzioni inquinate anche a pH acido. Mantenendo condizioni sperimentali omogenee è possibile effettuare un confronto delle potenzialità dei diversi adsorbenti e notare come ognuno di essi abbia una propensione nell’adsorbire nei propri siti attivi determinati metalli piuttosto di altri. L’elaborazione statistica dei dati ottenuti ha permesso di raggruppare i materiali esaminati in funzione della tipologia di siti attivi presenti sulla superficie adsorbente. Per affinare la classificazione degli adsorbenti sono attualmente in corso ulteriori studi in microscopia elettronica e spettroscopia IR. Le potenzialità degli scarti alimentari come adsorbenti sono state verificate anche su matrici reali, valutando la rimozione di metalli pesanti dal refluo prodotto in un processo idro-metallurgico per il recupero di elementi pregiati da schede elettroniche (pH 5.5). Questi materiali hanno dimostrato ottime potenzialità anche su matrici reali.