Sensori luminosi da sacchetti di plastica riciclati: la nuova frontiera per rilevare metalli tossici nell'acqua

Un team di ricercatori dell'Universitas Gadjah Mada di Yogyakarta, Indonesia, ha sviluppato un metodo innovativo per trasformare i sacchetti di plastica riciclati in nanomateriali e sensori in grado di rilevare metalli tossici nell'acqua potabile. Questo processo inizia con il polietilene, il principale materiale plastico utilizzato nei sacchetti per la spesa.

I ricercatori convertono i sacchetti in particelle molto piccole, note come carbon quantum dots (CQDs), che sono più piccole di un virus. La produzione di queste particelle avviene attraverso l'uso combinato di due metodi: pirolisi e trattamento idrotermale. La pirolisi implica il riscaldamento della plastica senza ossigeno, mentre il trattamento idrotermale consiste nel riscaldare il materiale in acqua sotto pressione.

Durante il processo, viene aggiunto meno del sette percento di perossido di idrogeno per aiutare a decomporre il polietilene, e l'intero procedimento richiede circa dieci ore. Il risultato è una soluzione contenente i CQDs, che brillano sotto la luce UV, diventando fluorescenti. Questo fenomeno di emissione luminosa è dovuto alla struttura degli atomi di carbonio e ai gruppi chimici attaccati alla superficie dei CQDs.

Il bagliore dei sacchetti di plastica riciclati può quindi essere utilizzato per rilevare metalli tossici nell'acqua potabile. Maggiore è l'intensità della luce, minori sono i metalli tossici presenti nell'acqua. I ricercatori hanno testato i CQDs con diversi metalli e hanno osservato che reagiscono specificamente con gli ioni ferrici, evidenziando la presenza di ferro carico di tre. Quando i CQDs si attaccano a questo ferro, il bagliore diventa più debole, indicando una maggiore concentrazione di metallo nell'acqua.

Finora, i sensori sono in grado di rilevare anche concentrazioni di 9,50 micromolari, sufficienti per verificare se l'acqua potabile è contaminata. I risultati dello studio sono stati accurati e ripetibili. Inoltre, i ricercatori hanno analizzato l'efficacia del bagliore dei CQDs usando un parametro chiamato quantum yield, che misura l'emissione di luce rispetto alla luce assorbita. I CQDs realizzati con sacchetti di plastica hanno raggiunto un quantum yield del 10.04%, dimostrando che possono emettere una luce sufficientemente intensa per essere utilizzati come sensori.

Attualmente, i ricercatori credono che questa scoperta possa essere applicata in kit di test per l'acqua portatili a basso costo, grazie all'uso di sacchetti di plastica riciclati come sensori.

Immagini: Teslariu Mihai via Unsplash, Daniele Levis Pelusi via Unsplash, Naja Bertolt Jensen via Unsplash.

Questo articolo è ispirato all'articolo pubblicato su: designboom | architecture & design magazine.