Generazione di perossido di idrogeno per disinfettare l'acqua utilizzando un impianto solare

Garantire che l’acqua sia sicura da usare e consumare può essere un vero compito ingrato, soprattutto per coloro che vivono in aree povere senza accesso all’acqua potabile sicura. È qui che i ricercatori dell’Università di Stanford sperano che il loro catalizzatore a basso costo recentemente sviluppato possa fare la differenza. Questo catalizzatore si presenta sotto forma di nanoparticelle (nanoflakes) costituite da ossido di alluminio, solfuro di molibdeno, rame e ossido di ferro. Quando esposto alla luce solare, il catalizzatore si comporta come una giunzione semiconduttore/metallo sensibile ai fotoni (Cu-MoS2), con gli elettroni rimossi che reagiscono con l'acqua circostante, provocando la formazione di perossido di idrogeno (H2O2) e radicali idrossilici.

Le malattie trasmesse dall’acqua sono molto comuni, con persino gli Stati Uniti che segnalano 7.000 decessi e 120.000 ricoveri ospedalieri nel 2021, secondo il CDC statunitense, e molti altri colpiti in tutto il mondo. Gran parte del danno è causato dai microbi, in particolare dai batteri come l’E. coli, che sono prolifici negli ambienti acquatici. Utilizzando questa polvere catalizzatrice in acqua contaminata, i ricercatori hanno riferito che le colonie di Escherichia coli nei campioni testati venivano completamente eradicate dopo un'esposizione di 60 secondi alla luce solare.

La ragione di ciò è che il perossido di idrogeno e simili specie reattive dell’ossigeno sono altamente distruttivi per le cellule viventi, ma allo stesso tempo sono molto sicuri. A causa della loro elevata reattività sono molto instabili e quindi di breve durata. Ciò è utile quando l'acqua con i microbi ormai morti viene successivamente consumata, poiché il catalizzatore stesso è ferromagnetico e quindi facilmente separabile mediante un magnete.

Con questa prova di concetto in mano, sarebbe interessante vedere come apparirà il prodotto, soprattutto per quanto riguarda la fase di separazione finale e renderla il più semplice possibile. Poiché il catalizzatore non viene consumato o presumibilmente contaminato, può durare praticamente per sempre, rendendolo un’alternativa interessante alle compresse per la purificazione dell’acqua e ai costosi sistemi di filtraggio.

(Immagine di intestazione: immagini microscopiche di E. coli prima (a sinistra) e dopo la disinfezione. I batteri morivano rapidamente dopo che la luce solare produceva sostanze chimiche che causavano gravi danni alle membrane cellulari batteriche, come mostrato nei cerchi rossi. (Credito immagine: Tong Wu/ Università di Stanford) )