Trattamento acque mediante fotoelettrocatalisi: una nuova elettrochimica per l’economia circolare
Pubblicato su CPMC 2/2021 – Nuove strategie e tecnologie per l’impatto ambientale
a cura di Silvia Franz, gruppo di ricerca SURFACELab Dipartimento di Chimica, Materiali ed Ing. Chimica – Politecnico di Milano
L’abbattimento di inquinanti recalcitranti ai processi di trattamento acque convenzionali costituisce non solo uno strumento fondamentale per la difesa dell’ambiente e della salute umana, ma anche una opportunità di riuso industriale delle acque di scarico, nella logica di una crescita basata sul modello dell’economia circolare, ovvero disaccoppiata dal consumo di risorse (European Green Deal, https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en). In questo contesto si inquadra la tecnologia di ossidazione fotoelettrocatalitica, ovvero un nuovo processo elettrochimico per l’ossidazione avanzata di inquinanti recalcitranti e potenzialmente in grado di trasformarli in biossido di carbonio ed acqua.
La fotoelettrocatalisi permette di generare nelle acque da trattare radicali ed altre specie chimiche fortemente ossidanti basandosi sull’uso di catalizzatori polarizzati anodicamente. Questi materiali, spesso a base di biossido di titanio, quando irraggiati con fotoni di energia opportuna generano al loro interno coppie elettrone-lacuna non soggette ai processi (indesiderati) di ricombinazione tipici della fotocatalisi convenzionale. Infatti, l’elettrone fotoeccitato anziché ricombinarsi con le
lacune, di fatto rendendo infruttuoso l’assorbimento del fotone, si allontana dal semiconduttore per effetto del campo elettrico applicato lasciando libera una vacanza fortemente reattiva e quindi in grado di ossidare direttamente gli inquinanti recalcitranti così come di generare radicali contenenti ossigeno, cloro o altri elementi (a seconda della composizione dell’acqua) a loro volta in grado di svolgere lo stesso ruolo.
Il laboratorio SURFACELab del Politecnico di Milano, storicamente attivo nel settore dei trattamenti di superficie e dell’ elettrochimica applicata, in questo contesto si dedica alla sintesi ed allo studio di nuovi catalizzatori per fotoelettrocatalisi così come alla loro validazione in processi di trattamento acque su scala di laboratorio e scala pilota. Il processo fotoelettrocatalitico sviluppato in questo laboratorio si è dimostrato competitivo con processi terziari convenzionali per il trattamento di diversi tipi di acque quali, ad esempio, acque di scarico farmaceutiche o effluenti di impianti di depurazione che trattano anche rifiuti liquidi. Nei prossimi mesi, SURFACELab collaborerà con la Stazione Sperimentale per l’Industria delle Pelli e delle Materie Concianti, nella persona della Dott.ssa Daniela Caracciolo, con la finalità di verificare efficacia ed efficienza della fotoelettrocatalisi nell’abbattimento di COD recalcitrante delle acque di scarico del settore conciario.
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