Contaminazione da piombo: La prossima generazione di scienziati e inventori sta già trovando approcci per affrontare i problemi della società.
Oggi, un gruppo di studenti delle scuole superiori e il loro istruttore segnalano una soluzione al problema della contaminazione da piombo nell’acqua potabile: un accessorio per rubinetto poco costoso che rimuove questo metallo tossico. A differenza dei filtri convenzionali attualmente in commercio, il loro include una cartuccia realizzata con plastica biodegradabile e indica quando è “esaurita” facendo ingiallire l’acqua del rubinetto.
I ricercatori presenteranno i loro risultati oggi alla riunione di primavera dell’American Chemical Society (ACS).
Sebbene alcuni tubi siano stati risanati negli Stati Uniti, milioni di case, specialmente quelle nelle comunità a basso reddito, ricevono ancora acqua potabile attraverso tubi contenenti piombo. Se la chimica dell’acqua non è l’ideale o scorre rapidamente a causa dell’elevata domanda, i tubi possono corrodersi. Quando il materiale corrosivo contiene piombo, il metallo tossico si dissolve o si sfalda nell’acqua, contaminandola con uno scolorimento scuro e talvolta particelle visibili.
In quantità minime anche il Italia vi è la presenza del piombo anche se sembra rimanere entro i limiti di legge.
Fino a quando i vecchi tubi non possono essere sostituiti con versioni senza piombo, i filtri possono aiutare a rimuovere o ridurre questo inquinante dall’acqua del rubinetto. Sebbene esistano vari sistemi di filtrazione del piombo, il loro costo elevato e le grandi dimensioni possono costituire barriere. Inoltre, pochi di essi forniscono indicazioni sulla necessità di cambiarli e nessuno indica che l’acqua potrebbe rappresentare un rischio immediato per la salute.
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Come è nato il nuovo filtro per purificare l’acqua dal piombo
Bushway, un’insegnante di scienze alla Barrie Middle and Upper School, si è chiesta ad alta voce alla sua classe di chimica del liceo se ci fosse un piccolo filtro, simile a quelli fatti per il campeggio per purificare l’acqua, che potrebbero ricavare da componenti poco costosi per rimuovere facilmente il piombo.
Gli studenti erano entusiasti dell’idea e hanno iniziato a pensare al progetto nel 2020, quando le restrizioni COVID-19 li hanno tenuti fuori dalla classe. Mentre era a casa, il team si è incontrato virtualmente e ha discusso i progetti di un accessorio per avvitare un filtro al rubinetto di un lavandino.
Poi, nel semestre primaverile del 2021, quando sono tornati in classe, hanno stampato in 3D l’allegato e un alloggiamento del filtro alto 3 pollici, utilizzando una plastica biodegradabile. Il loro passaggio finale è stato quello di riempire le cartucce con una miscela di fosfato di calcio e polvere di ioduro di potassio.
“Il fosfato di calcio si lega prima al piombo disciolto nell’acqua per formare fosfato di piombo e calcio libero. Il calcio, che è innocuo, finisce nell’acqua e il fosfato di piombo rimane nel filtro”, spiega Bushway. Il fosfato di piombo, che è un solido inerte, è intrappolato all’interno del filtro da uno schermo di nylon sul fondo dell’unità. Una volta raggiunta la capacità di reazione del fosfato di calcio , il piombo disciolto reagisce con lo ioduro di potassio, che fa diventare l’acqua gialla, un indicatore della presenza di piombo.
E mentre la chimica stessa è piuttosto semplice, creare il sistema di filtraggio dell’acqua per fare ciò che i ricercatori intendevano è stato più complicato. Ad esempio, il fosfato di calcio tende ad accumularsi, provocando una diminuzione della velocità di reazione tra esso e piombo al diminuire della superficie. Quindi, l’ingegnere studente capo del team ha incorporato smussi esagonali all’interno del filtro.
“Questa è un’innovazione, che è arrivata da uno degli studenti delle scuole superiori , che farà girare l’acqua a spirale mentre lo attraversa e impedirà alla polvere di accumularsi”, afferma Bushway.
Successivamente, gli studenti aggiungeranno un minuscolo spettrofotometro con un LED a lunghezza d’onda singola sul fondo della cartuccia del filtro, dove viene erogata l’acqua. Il loro piano è quello di avere una spia che si accenda non appena il rivelatore identifica il colore giallo dello ioduro di piombo. Bushway dice che questo indicherà che il piombo è nell’acqua, anche prima che il colore sia rilevabile dall’occhio umano.
L’obiettivo del team è quello di produrre e vendere i propri filtri a meno di $ 1 ciascuno, cosa che secondo Bushway stanno facendo. Poiché gli alloggiamenti utilizzano plastica biodegradabile, il costo potrebbe aumentare leggermente, ma il materiale aiuterebbe a ridurre l’impatto ambientale complessivo del filtro.
Il processo di sviluppo del filtro è stato molto appagante, secondo Bushway. “In definitiva, questa esperienza ha mostrato agli studenti che possono fare la differenza per qualcuno e ci sono problemi che possono risolvere con la scienza”, dice.
