Una pila di venti dischi realizzati con la stampa 3D, dal diametro di soli 3,9 centimetri e dallo spessore di un millimetro, è riuscita a eliminare dall’acqua il 90% delle microplastiche presenti durante una sperimentazione condotta in laboratorio. Il dispositivo, messo a punto dall’Università di Waterloo in Canada, sfrutta semplicemente la forza di gravità attraverso una combinazione di elementi tutto sommato elementare: una superficie ricoperta di pori minuscoli abbinata a un rivestimento adesivo che trattiene le particelle mentre l’acqua scorre attraverso di essa.
Va precisato però che quella percentuale del 90% si riferisce a condizioni sperimentali molto specifiche. Nella ricerca pubblicata sulla rivista Separation and Purification Technology, gli scienziati Ethan Crawford e Tizazu Mekonnen hanno condotto i test utilizzando 100 millilitri di acqua contenente polistirolo frantumato, con una concentrazione pari a 100 parti per milione. Resta ancora da verificare come si comporterà il filtro con le fibre reali rilasciate durante un normale bucato, che presentano forme, composizioni, detersivi e condizioni di flusso molto diverse tra loro. Si tratta probabilmente della prova più significativa ancora da affrontare.
Dal disco semplice al risultato del 90%
Il punto di partenza è il PLA, l’acido polilattico ampiamente impiegato nelle stampanti 3D. Ciascun disco presenta una griglia di aperture quadrate da un millimetro; impilando i pezzi con i fori disallineati tra loro, l’acqua viene costretta a seguire un tragitto più tortuoso, aumentando così le possibilità che le particelle entrino in contatto con la superficie. Da solo, tuttavia, il componente stampato ha un’efficacia limitata. In una struttura composta da otto dischi, la superficie non trattata è riuscita a catturare soltanto il 16% delle microplastiche.
I due ricercatori hanno quindi deciso di mescolare al PLA del polietilenglicole (PEG), un composto destinato a dissolversi dopo la fase di stampa. I dischi vengono così immersi in acqua bollente per un’ora, ripetendo l’operazione per tre volte: il PEG esposto si scioglie progressivamente, lasciando dietro di sé una superficie irregolare, costellata da pori di dimensioni micro e nanometriche. Grazie a questa modifica, l’efficienza con otto dischi sale fino al 37%.
Mancava ancora un elemento capace di impedire alle particelle di toccare il filtro e proseguire il loro cammino insieme all’acqua. Gli studiosi hanno sperimentato due diversi rivestimenti adesivi sensibili alla pressione: la polidopamina e il poli(2-etilesil acrilato), noto come P2EHA. Quest’ultimo si è rivelato più efficace, portando il tasso di rimozione al 51%.
A quel punto i ricercatori hanno iniziato ad aumentare progressivamente il numero di dischi: 12, poi 16, infine 20. Con venti elementi porosi rivestiti di P2EHA si raggiunge finalmente il celebre 90%. Questo risultato, dunque, non dipende da un singolo disco miracoloso, ma richiede una colonna intera di filtri e un percorso abbastanza lungo perché l’acqua incontri sufficiente superficie. La tesi di dottorato di Ethan Crawford presso l’Università di Waterloo evidenzia inoltre quanto sia determinante la dimensione delle particelle coinvolte.
Le particelle più piccole continuano a sfuggire
Prima del passaggio attraverso il filtro, circa il 90% delle particelle esaminate misurava meno di 20 micrometri, mentre il 43% non superava i sei micrometri. Dopo la filtrazione, tra le particelle ancora presenti nell’acqua, l’80% risultava inferiore ai 10 micrometri. Nessuna delle particelle rilevate dopo il trattamento superava i 50 micrometri. Il sistema funziona decisamente meglio quando la plastica ha dimensioni sufficienti per urtare contro la superficie e rimanere intrappolata nel rivestimento adesivo. Le particelle più piccole, essendo estremamente leggere, vengono invece trascinate dal flusso dell’acqua e riescono spesso ad attraversare l’intera colonna senza incontrare abbastanza materiale adesivo.
Gli stessi autori dello studio segnalano altri due aspetti da considerare. Durante i test era presente il Tween 20, un tensioattivo aggiunto per mantenere le particelle di polistirolo ben disperse, che potrebbe aver influenzato le interazioni tra plastica, filtro e rivestimento adesivo. Inoltre, non è stata ancora stabilita né la capacità massima di accumulo del sistema né la sua efficacia dopo utilizzi ripetuti nel tempo. Si tratta di aspetti fondamentali se l’obiettivo è trasformare una colonna sperimentale da laboratorio in un dispositivo capace di funzionare quotidianamente sotto un lavandino o accanto a una lavatrice.
La vera prova sarà la lavatrice
Il collegamento con il mondo del bucato emerge direttamente dalle parole dei ricercatori. Nel loro lavoro scientifico, infatti, indicano tra i prossimi passi da compiere proprio i test su reflui reali provenienti dalle lavatrici, condizioni molto più simili a quelle in cui un dispositivo del genere potrebbe effettivamente essere impiegato. Anche l’Università di Waterloo menziona, tra le possibili applicazioni future, sia i sistemi domestici che il trattamento industriale delle acque reflue.
In questo contesto, però, il materiale da intercettare cambia notevolmente. La sperimentazione canadese ha utilizzato frammenti di polistirolo, mentre un normale ciclo di lavaggio rilascia soprattutto microfibre allungate di poliestere e altri tessuti sintetici, insieme a detersivi, residui di stoffa e sporco di vario tipo.
La portata del problema non è affatto trascurabile. Secondo i dati dell’Agenzia europea dell’ambiente, in Europa circa 13.000 tonnellate di microfibre tessili finiscono ogni anno nelle acque superficiali, corrispondenti a circa 25 grammi per abitante e all’8% del totale dei rilasci primari di microplastiche negli ambienti acquatici.
I filtri già installati sulle lavatrici possono contribuire notevolmente a ridurre la dispersione di microfibre, mentre i sistemi più sofisticati di depurazione delle acque reflue raggiungono risultati ancora superiori. Una parte della plastica intercettata finisce comunque nei fanghi di depurazione, e le particelle di dimensioni minori restano le più ostiche da catturare.
Il risultato del 90% ottenuto dal team di Waterloo va dunque interpretato per quello che realmente rappresenta: un esito sperimentale molto incoraggiante, ottenuto però su una sospensione specifica di polistirolo. La fase davvero interessante comincia adesso. Il progetto dovrà confermare quella percentuale, o un valore simile, anche in presenza di fibre autentiche, detersivi, cicli di lavaggio reali e filtri che non possono essere sostituiti dopo appena cento millilitri d’acqua.
Da questo punto di vista, la lavatrice si rivelerà probabilmente un banco di prova decisamente meno indulgente rispetto al laboratorio.