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Feb 18, 2024

Buccia di grano

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 2575 (2023) Cita questo articolo 1647 Accessi 4 Citazioni 1 Dettagli metriche altmetriche Le fuoriuscite di petrolio rappresentano una minaccia significativa per l'ecosistema marino che

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2575 (2023) Citare questo articolo

1647 accessi

4 citazioni

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Le fuoriuscite di petrolio rappresentano una minaccia significativa per l’ecosistema marino che richiede l’immediata rimozione dall’ambiente oceanico. Molte tecnologie sono state impiegate per ripulire le fuoriuscite di petrolio. Di questi, l’adsorbimento ha ottenuto un notevole successo grazie all’elevata efficienza, alla fattibilità economica, al rispetto dell’ambiente e alla facilità di applicazione. L'utilizzo dei rifiuti agricoli per produrre bioassorbenti è stato considerato un approccio ecologico ed efficiente per la rimozione del petrolio. Pertanto, è stato preparato un nuovo adsorbente per olio a basso costo tramite esterificazione della paglia di grano (Str) con un gruppo benzoile idrofobo, il copolimero risultante (Str-co-Benz) è stato caratterizzato mediante FTIR, TGA, DSC e SEM e utilizzato a scala di laboratorio. Il processo di bonifica della fuoriuscita di petrolio è stato condotto utilizzando un sistema di petrolio greggio e acqua di mare naturale in diverse condizioni di adsorbimento come concentrazione di petrolio, dose di adsorbente, tempo di agitazione e velocità. Sono stati eseguiti studi sull'equilibrio per determinare la capacità dei materiali preparati per l'adsorbimento del petrolio greggio. Per descrivere le isoterme sperimentali sono stati utilizzati i modelli di adsorbimento di Langmuir e Freundlich. L'affidabilità dei dati è stata esaminata e valutata tramite l'applicazione del programma di metodologia della superficie di risposta. I risultati hanno mostrato che l’adsorbimento dell’olio seguiva un modello cinetico di pseudo-secondo ordine e si adattava bene al modello di Langmuir con una capacità di adsorbimento massima di 10,989 e 12,786 g/g per Str e (Str-co-Benz), rispettivamente. Nel complesso, la buccia di grano modificata è una piattaforma efficace per rimuovere il petrolio dagli ecosistemi marini grazie al basso costo, alla biodegradabilità, alla sintesi semplice e alla rimozione rapida. Inoltre, il solido risultante può essere utilizzato come combustibile in alcuni processi industriali come caldaie a vapore e inceneritori per la produzione di mattoni.

L'inquinamento ambientale è una delle maggiori preoccupazioni che ha acquisito notevole importanza negli ultimi decenni ed è associato a problemi sanitari tra cui la diffusione di varie malattie, come il tifo, il colera, il cancro e l'asma1. Le attività antropiche hanno avuto come risultato l'inquinamento ambientale in tutti i contenuti multimediali (aria, acqua e suolo). Si stima che il 24% del carico globale di malattie e il 23% dei decessi siano dovuti a fattori ambientali2. Gli inquinanti ambientali possono essere classificati in fisici, biologici e chimici (inorganici e organici)3. L'inquinamento fisico come le radiazioni può causare difetti congeniti, ustioni, alcuni tipi di leucemia, aborti spontanei, tumori, cancro di uno o più organi e problemi di fertilità4. Virus, batteri e/o diverse forme di agenti patogeni costituiscono gli inquinanti biologici mentre gli inquinanti inorganici riguardano elementi potenzialmente tossici come mercurio, piombo e cadmio. Gli inquinanti organici comprendono i rifiuti domestici, agricoli e industriali che danneggiano negativamente la vita e la salute degli animali e degli esseri umani5. Il petrolio è la principale risorsa energetica nonché un’importante fonte di materie prime per polimeri sintetici e prodotti chimici in tutto il mondo6. Le fuoriuscite di petrolio sono uno dei problemi ambientali più catastrofici che incidono negativamente sull’intero ecosistema e colpiscono l’economia dei paesi7. Oltre 100 milioni di tonnellate di petrolio al giorno transitano via mare, con più di 4.000 petroliere che rappresentano oltre 400 milioni di tonnellate di portata lorda in alto mare, mettendo a grave rischio la vita marina e l'ecosistema8. A causa di disastri naturali, collisioni di petroliere, esplosioni/incendi, danni allo scafo o incagli, guasti alle condutture, guasti ai serbatoi di stoccaggio, collasso di pozzi e guerre, fuoriuscite di petrolio sull'acqua marina o sulla terraferma9. Il tipo di petrolio, le condizioni del mare e del tempo, la stagione, la durata e la quantità sversata, le caratteristiche fisiche, economiche e biologiche del luogo della fuoriuscita, la dimensione dell'area su cui si sparge il petrolio e l'efficacia della bonifica sono tra i vari parametri che determinano quanto costerà una fuoriuscita di petrolio e la sua risposta10. Il petrolio può avere un impatto grave su tutti gli organismi viventi limitando la quantità di ossigeno raggiunta dalla superficie e la presenza di componenti altamente tossici. Inoltre, i contaminanti derivanti dal petrolio possono inquinare direttamente le fonti alimentari umane, privare animali e piante di cibo sano, influenzare la catena alimentare e sprecare risorse energetiche11. Pertanto, lo sviluppo di nuovi materiali per la rimozione rapida ed efficace delle fuoriuscite di petrolio è obbligatorio per prevenire gli impatti negativi sugli ecosistemi e sulla salute umana. A questo proposito, sono state utilizzate varie tecnologie per la bonifica delle fuoriuscite di petrolio, comprese le tecniche convenzionali fisiche, meccaniche (skimmer, assorbenti e barriere), chimiche (disperdenti e solidificanti), termiche e di biorisanamento12. Tuttavia, tali metodi soffrono di bassa efficienza di separazione, costi elevati, bassa stabilità in caso di forti venti e correnti, tempi lunghi, alterazione delle piante e degli animali acquatici e generazione di inquinanti secondari11. L'adsorbimento è uno dei metodi più efficaci per il controllo delle fuoriuscite di petrolio grazie alla sua elevata efficienza, basso costo, semplicità, funzionamento facile e veloce, ritenzione nel tempo e riutilizzabilità13. Molti assorbenti chimicamente sintetici, come spugne di melammina, polietilene e polipropilene, sono stati utilizzati a causa della loro elevata efficienza di assorbimento, tuttavia, il costo elevato, la complessità dei processi sintetici e la non biodegradabilità sono gli svantaggi che ne impediscono l'applicazione sostenibile14. Pertanto, la ricerca di nuovi assorbenti riciclabili economici ed ecologici con natura idrofobica/oleofila è estremamente importante nel trattamento delle fuoriuscite di petrolio. Liberare l'ambiente dai contaminanti del petrolio utilizzando rifiuti cellulosici, ad esempio la lolla di riso, la bagassa di canna da zucchero e gli scarti di carta, in modo ecologico ed economicamente vantaggioso ha guadagnato notevole attenzione negli ultimi anni. Questi assorbenti possono essere utilizzati così come ricevuti o formati in fogli, barriere, cuscinetti, filtri e gruppi di fibre15. I numerosi vantaggi dei rifiuti cellulosici (biodegradabilità, bassa densità, rinnovabilità, basso costo e atossicità) hanno aumentato la tendenza all'uso al posto delle fibre sintetiche nell'ambiente e nello sviluppo industriale16. Inoltre, i rifiuti solidi risultanti possono essere utilizzati in varie applicazioni, ad esempio come combustibile in alcuni processi industriali come caldaie a vapore e inceneritori per la produzione di mattoni. Vari metodi (decorazione chimica, fisica e funzionale delle nanoparticelle) sono stati utilizzati per modificare la superficie della fibra, migliorare la resistenza al fuoco, l'adesione e le proprietà idrofobiche e trasformare fibre poco costose in materiali costosi17. La modifica fisica comporta la pressatura meccanica o la macinazione e il legame termico che non hanno alcun impatto sul miglioramento dell'idrofobicità del assorbente naturale. Inoltre, la decorazione delle nanoparticelle soffre di scarsa capacità e di un processo di preparazione complesso7. La modifica chimica è stata effettuata tramite alchilazione, idrossimetilazione, esterificazione, acilazione e altre reazioni chimiche per rimuovere i costituenti deboli (emicellulose e lignina) e quindi migliorare sia le prestazioni meccaniche che quelle di adsorbimento16. L'esterificazione attraverso l'innesto del polimero sulla superficie dell'adsorbente naturale è un approccio molto semplice e in breve tempo per migliorare la capacità di adsorbimento dell'olio7. Per quanto ne sappiamo, l'uso del cloruro di benzoile per la modificazione della paglia di grano non è adottato. Pertanto, lo scopo principale del presente studio era quello di fabbricare nuovi materiali ecologici, idrofobici e adsorbenti basati su rifiuti cellulosici attraverso il processo di esterificazione mediante innesto di paglia di grano con cloruro di benzoile per aumentare l'affinità per il petrolio greggio. L'assorbente preparato è stato caratterizzato e applicato per la rimozione di fuoriuscite di petrolio dal sistema olio/acqua di mare. I risultati di questo studio potrebbero aiutare i decisori a sviluppare una strategia a lungo termine per proteggere l’ambiente da un ulteriore deterioramento e raggiungere il ripristino e la sostenibilità ambientale.