Abstract
Abstract L’acqua è una risorsa essenziale per la vita. Al giorno d’oggi, però, questa risorsa è drammaticamente minacciata dall’inquinamento, prodotto principalmente dalle attività antropiche che hanno generato la diffusione di composti pericolosi con un elevato impatto sul benessere umano e sulla salute ambientale. Il progetto CLEANUP si propone di esplorare una strategia adeguata per la gestione di questo problema, proponendo un approccio “circolare” efficace per la gestione della qualità dell’acqua, studiando la possibilità di funzionalizzare un supporto economico e ampiamente diffuso con recettori molecolari, per la realizzazione di dispositivi affidabili, in grado di monitorare e rimuovere specie inquinanti, e in particolare in questo progetto sostanze poli- e perfluoroalchiliche (PFAS) e micro- e nano-plastiche (MNP). L'idea generale è un processo graduale che inizia con lo sviluppo di recettori in grado di monitorare la loro presenza nelle matrici di acqua dolce. Tali recettori saranno razionalmente progettati anche per essere combinati con substrati solidi, e in particolare con Color Catcher®, un materiale economico in grado di supportare efficacemente i recettori allo stato solido.
Risultati raggiunti
Il progetto CLEANUP ha perseguito con successo gli obiettivi previsti, sviluppando un approccio innovativo e sostenibile per il monitoraggio e la rimozione di contaminanti emergenti dalle acque, con particolare riferimento alle sostanze poli- e perfluoroalchiliche (PFAS) e alle micro- e nanoplastiche (MNP). Il progetto ha adottato una strategia ispirata ai principi dell’economia circolare, basata sulla funzionalizzazione di supporti economici e largamente disponibili con recettori molecolari in grado di riconoscere, rilevare e trattenere gli inquinanti. Uno dei principali risultati conseguiti riguarda la progettazione e la sintesi di una libreria di recettori fluorescenti ottenuti mediante funzionalizzazione dell’acido ialuronico con diversi fluorofori, tra cui Nile Red, derivati della cumarina e Rodamina B. Sono stati sviluppati e ottimizzati protocolli sintetici riproducibili, ottenendo materiali caratterizzati da elevata stabilità e proprietà fotofisiche adeguate all’impiego come sonde per il riconoscimento delle micro- e nanoplastiche. La caratterizzazione spettroscopica ha confermato la riproducibilità delle sintesi e ha consentito di identificare le formulazioni più promettenti per l’applicazione per le quali sono state concepite. Il progetto ha inoltre dimostrato l'efficacia dei recettori sviluppati nel marcare differenti tipologie di microplastiche (in particolare, PVC, PMMA, PE, PP, PS e PET), evidenziando una chiara distinzione delle micro e nanoplastiche rispetto al fondo e mostrando, grazie alle proprietà solvato-cromatiche dei fluorofori, la possibilità di discriminare differenti polimeri attraverso la risposta ottica. Tali risultati rappresentano un importante passo avanti verso sistemi affidabili per il monitoraggio delle MNP nelle matrici acquose. Parallelamente sono stati sviluppati e valutati supporti funzionalizzati destinati alla cattura degli inquinanti. Oltre all'impiego del materiale commerciale Color Catcher®, il progetto ha esteso l'attività alla derivatizzazione della cellulosa e della carta da filtro mediante differenti strategie chimiche, con l'obiettivo di ottenere materiali facilmente scalabili. Le prove sperimentali hanno dimostrato che la cellulosa funzionalizzata possiede una capacità significativamente superiore rispetto al materiale non modificato nel catturare e trattenere micro- e nanoplastiche, confermando la validità dell'approccio proposto per la rimozione di tali contaminanti, ad esempio dalle acque di scarico delle lavatrici. Per quanto riguarda il rilevamento dei PFAS, sono stati caratterizzati numerosi recettori a base di porfirine sintetizzati nell'ambito del progetto. Lo studio delle loro proprietà fotofisiche e dell'interazione con l'acido perfluoroottanoico (PFOA) ha evidenziato significative variazioni spettroscopiche per alcune delle strutture investigate, identificando sistemi particolarmente promettenti per lo sviluppo di sensori ottici dedicati alla rilevazione selettiva di PFAS. Le attività di disseminazione hanno accompagnato l'intero progetto attraverso la presentazione dei risultati in seminari, workshop e conferenze nazionali e internazionali, contribuendo alla diffusione delle conoscenze sviluppate e al confronto con la comunità scientifica. Parallelamente, le attività di gestione del progetto hanno previsto un continuo monitoraggio dei rischi e l'adozione di strategie alternative, quali l'estensione dello studio a nuovi materiali di supporto, garantendo il raggiungimento degli obiettivi scientifici previsti. Nel complesso, il progetto CLEANUP ha sviluppato una piattaforma innovativa che integra nuovi recettori molecolari, supporti funzionalizzati e materiali facilmente scalabili per il monitoraggio e la rimozione di PFAS e micro- e nanoplastiche. I risultati ottenuti costituiscono una solida base per il trasferimento tecnologico delle metodologie sviluppate e per future applicazioni nel monitoraggio ambientale e nel trattamento sostenibile delle acque.Project details
Unibo Team Leader: Luca Prodi
Unibo involved Department/s:
Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"
Coordinator:
Università degli Studi di ROMA Tor Vergata(Italy)
Total Unibo Contribution: Euro (EUR) 64.500,00
Project Duration in months: 24
Start Date:
30/11/2023
End Date:
29/11/2025
