Il filtro 3D che cattura il 90% di microplastiche: funzionerà anche con le lavatrici?

I filtri per microplastiche, abbinati alle lavatrici o connessi alla rete idrica domestica, non brillano per efficienza, ma un gruppo di ricerca canadese forse ha trovato una soluzione. Si parla di un disco di bioplastica stampato in 3D, forato a griglia, reso poroso con l’acqua bollente e rivestito di adesivo. In laboratorio, impilandone 20, l’acqua che lo attraversa per sola gravità trattiene fino al 90% delle microplastiche. Il lavoro di progettazione, sviluppo e realizzazione si deve ai ricercatori Ethan Crawford e Tizazu Mekonnen, del dipartimento di Ingegneria chimica dell’Università di Waterloo. I dettagli sono descritti nello studio pubblicato su Science Direct.

Il problema delle microplastiche

Il tema di fondo è che le cosiddette microplastiche, frammenti da un micrometro a 5 mm, sono state trovate sulla vetta dell’Everest e sul fondo della Fossa delle Marianne, nel cibo, nell’acqua e nell’aria. Come sottolineano gli esperti, possono entrare nei tessuti e nel sangue e sono state trovate nel latte materno, mentre la ricerca verifica possibili legami con tumori e malattie cardiache. Fermarle prima che arrivino nel bicchiere è difficile, perché sfuggono alla maggior parte dei sistemi di filtrazione economici.

La polemica

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Il limite dei filtri a gravità

Per intercettare i frammenti plastici, i sistemi più pratici sono quelli a flusso continuo: si collegano a una condotta e lavorano senza supervisione, spinti soltanto dalla gravità. Il difetto è che l’acqua li attraversa in fretta e le particelle hanno poco tempo per restare agganciate. Gli autori del progetto ricordano che anche i dispositivi pensati per le acque di scarico tessili si fermano a prestazioni modeste: in uno studio precedente i due migliori, Xfiltra e GuppyFriend, rimuovevano rispettivamente il 78% e il 54% delle microplastiche. La strategia dei ricercatori consiste nell’aumentare le occasioni di contatto tra acqua e filtro, rendendo la superficie più ruvida e più appiccicosa. Il materiale di partenza è l’acido polilattico (Pla), una bioplastica ricavata da biomasse come canna da zucchero e mais e molto usata nella stampa 3D. Il filtro è un disco da 39 mm di diametro e 1 mm di spessore, attraversato da una griglia di fori quadrati di un millimetro di lato. Le griglie dei dischi sono sfalsate, così che l’acqua compia un percorso tortuoso e tocchi la maggiore superficie possibile, e i dischi si impilano in numero variabile a seconda di quanto è contaminata l’acqua.

L’incremento di efficienza prestazionale

Per rendere porosa la superficie, i ricercatori hanno mescolato al Pla un additivo che si scioglie in acqua, il polietilenglicole (Peg). Dopo la stampa, i filtri sono stati immersi per tre volte in acqua bollente, un'ora per volta: il Peg affiorato in superficie si dissolve e lascia pori da 100 nanometri a dieci micrometri, senza deformare il filtro. Il secondo intervento è un rivestimento adesivo, simile a quello di un nastro, che secondo l'ateneo aumenta la cattura senza ostruire i pori. Ne sono stati provati due: la polidopamina (Pda), che imita le proteine con cui le cozze si fissano agli scogli, e un acrilico, il poli2-etilesil acrilato (P2eha), ricavabile anche da pannolini usati, un vantaggio per l'economia circolare. Il migliore è risultato l'acrilico, e su quello sono state fatte le prove successive.

Per misurare l’efficacia, il gruppo ha versato per gravità 100 mm di acqua contenenti 100 parti per milione di polistirolo macinato e marcato con un colorante fluorescente, e ha stimato la quantità di plastica rimossa dall’intensità della fluorescenza. Con una pila di otto dischi, il filtro liscio ha trattenuto il 16% delle particelle. Dopo l’attacco con acqua calda si è saliti al 37%, e con il rivestimento al 46% usando la Pda e al 51% con il P2eha. Il salto decisivo è arrivato aumentando l’altezza della colonna. Con 12, 16 e 20 dischi l’efficienza è cresciuta in modo regolare, fino al 90% con 20 dischi porosi e rivestiti di componente acrilico, che è la configurazione migliore.

Quello che il filtro non cattura

L’analisi delle dimensioni delle particelle mostra il limite del sistema. Prima della filtrazione circa il 90% delle microplastiche era sotto i 20 micrometri e il 43% sotto i sei micrometri. Dopo il passaggio nella colonna, tra quelle rimaste il 95% resta sotto i 20 micrometri e l’80% sotto i dieci, mentre non ne compaiono più di 50 micrometri. I frammenti più grandi, più pesanti, urtano la superficie e restano incollati; quelli più piccoli, leggeri e trascinati dal flusso, spesso non la toccano nemmeno.

Il nodo delle lavatrici

Il bucato è il banco di prova più naturale. L'Agenzia europea dell'ambiente considera il lavaggio dei tessili sintetici una fonte riconosciuta di microplastiche: circa l'8% dei rilasci primari nelle acque europee e, a livello globale, dal 16% al 35% di quelli negli oceani, con stime molto incerte. I test dell’ateneo di Waterloo sono stati fatti però con polvere di polistirolo e non con le microfibre delle lavatrici, più allungate e mescolate a detersivi e residui. Gli stessi autori le indicano tra le prove ancora da fare. Il professore associato Tizazu H. Mekonnen ricorda che i vestiti sono per lo più poliestere (Pet) e cotone, e che il filtro dell'asciugatrice ne trattiene solo una parte: “Sono tutte microplastiche”. Le lavatrici ne rilasciano ancora di più, perché la centrifuga stacca le fibre. Altre soluzioni esistono già, ma misurano cose diverse e non vanno confrontate con il 90% di laboratorio. Secondo l'Agenzia europea dell'ambiente un filtro sulla lavatrice riduce i rilasci di microfibre fino all'80%, e i depuratori più avanzati arrivano fino al 98%, anche se le particelle sotto 20 micrometri restano il nodo più difficile. Restano da verificare il tensioattivo usato nei test, che potrebbe aver influenzato i risultati, il riutilizzo dei filtri e la loro capacità massima. Il prossimo passo dei ricercatori è catturare quel 10% di particelle sfuggite, in gran parte sotto i dieci micrometri. Mekonnen vede un potenziale per i sistemi domestici di acqua potabile e per gli impianti industriali, ma è una prospettiva: i test non sono stati fatti su acqua potabile.