Materiali polimerici innovativi e biocompatibili per l’assorbimento di contaminanti organici alogenati dalle acque

La contaminazione delle risorse idriche come fiumi, laghi, oceani e falde acquifere è uno dei problemi ambientali più gravi e di urgente risoluzione. Gli inquinanti sono sia specie inorganiche, come ioni di metalli pesanti, sia specie organiche. I metodi finora usati per rimuoverli risultano spesso costosi o poco efficaci; si cercano perciò metodi sostitutivi più efficaci e/o economici, basati ad esempio sul recupero di materiali di scarto o su materiali polimerici sintetizzabili a basso costo, con processi a rese elevate e a basso o nullo impatto ambientale. Un esempio è costituito dalla promettente famiglia delle poliammidoammine (PAA), polimeri biocompatibili e di struttura modulabile con estrema facilità e flessibilità in funzione dell’applicazione, che da alcuni anni stiamo sviluppando e caratterizzando dal punto di vista delle proprietà chimico fisiche per applicazioni in campo biologico e farmaceutico (carrier di farmaci a rilascio controllabile con pH, scaffold polimerici per la coltivazione dei tessuti) e ambientale (per la rilevazione e/o la rimozione di inquinanti dalle acque). Esse presentano gruppi amminici e ammidici ai quali possono essere aggiunti altri gruppi funzionali a seconda dell’applicazione desiderata, e possono essere di tipo lineare, ramificato oppure sotto forma di resine. Si ottengono mediante poliaddizione di Michael di ammine primarie alifatiche o diammine secondarie a bisacrilammidi; tale sintesi è a basso costo, a basso impatto ambientale e procede in solventi environmental friendly come l’acqua, senza l’uso di catalizzatori. Nel caso innovativo che presenteremo abbiamo pensato di funzionalizzare tali resine con cavità ciclodestriniche, potenzialmente in grado di assorbire molti inquinanti organici, rilasciandoli poi ad esempio mediante trattamento termico. Come molecole modello per verificare le prestazioni di questi nuovi materiali abbiamo scelto quattro molecole organiche clorurate di diversa struttura (arilica, alchilica, benzilica): CHCl3, CF3CClBrH (alotano, un anestetico), ClACN, FCH2Cl. Inizialmente abbiamo studiato l’interazione di queste molecole con le ciclodestrine α e β tal quali, passando successivamente alla caratterizzazione delle resine con esse funzionalizzate, partendo per ragioni economiche da resine β ciclodestriniche (sia omo- sia copolimeri). Le cinetiche di assorbimento sono state ottenute monitorando in diretta e in situ la concentrazione dell’alogeno mediante tecniche voltammetriche (CV e SWV), utilizzando come elettrodo di lavoro Ag, di cui il nostro gruppo studia da anni le proprietà catalitiche per la riduzione degli alogenuri organici. Abbiamo verificato che la α-ciclodestrina è la più indicata per assorbire composti organici clorurati di piccole dimensioni come CHCl3 e ClACN, mentre FCH2Cl, col suo anello aromatico, è assorbito esclusivamente dalla β. Le resine funzionalizzate con le ciclodestrine hanno dimostrato di non solo conservare, ma in molti casi migliorare la capacità assorbente della ciclodestrina originaria, con interessanti tempi di dimezzamento dell’inquinante.