Nuova tecnologia per il rilevamento delle microplastiche inquinanti

Photo credit: Environmental Science: Nano.

Uno studio dell’Istituto per i processi chimico-fisici del CNR, in collaborazione con le Università di Göteborg e Le Mans, mostra come le pinzette ottiche Raman possano essere impiegate per rivelare micro e nanoparticelle generate dall’abrasione degli pneumatici durante i processi di accelerazione e frenata. I risultati saranno di aiuto nello sviluppare gomme più sostenibili e con un minore impatto sulla salute. La ricerca è pubblicata su Environmental Science: Nano.

L’abrasione degli pneumatici durante la circolazione dei mezzi di trasporto causa il rilascio di microparticelle inquinanti nell’ambiente, un fenomeno in forte crescita su scala globale.

Le particelle si accumulano ai bordi delle strade per poi defluire nei corsi d’acqua, inquinando l’ecosistema idrico e causando preoccupazioni per la salute degli ecosistemi interessati.

A causa degli attuali gap metodologici nelle tecniche di analisi, le microplastiche più piccole di 5 µm (micrometri) rimangono in gran parte non quantificate.

In un nuovo studio dell’Istituto per i processi chimico-fisici (CNR-Ipcf), in collaborazione con il Soft-Matter Lab dell’Università di Göteborg e l’Institut des Molécules et Matériaux dell’Università di Le Mans, gli scienziati hanno combinato, per la prima volta, una strategia non convenzionale per intrappolamento ottico di particelle fortemente assorbenti (2D Trapping) con l’analisi Raman, per rivelare e identificare la natura chimica del particolato nel range tra 500 nm (nanometri) e 5 µm (micrometri) prelevato nel lavaggio di una piattaforma per la revisione degli autoveicoli.

Sfruttando le forze ottiche generate da fasci laser fortemente focalizzati, possiamo intrappolare particelle micro e submicrometriche direttamente in liquido – spiega Pietro Gucciardi del CNR-Ipcf e coordinatore dello studio –. A seconda dei materiali, abbiamo la possibilità di confinare le particelle nello spot del laser, oppure spingerle contro le pareti di una cella micro fluidica. Una volta immobilizzate, possiamo poi analizzarne la natura chimica una alla volta”.

Il lavoro dimostra come sia spendibile la combinazione di pinzette ottiche e spettroscopia Raman per caratterizzare le microparticelle rilasciate a seguito dei processi di abrasione degli pneumatici e delle pastiglie dei freni durante le brusche accelerazioni o le frenate che si verificano, ad esempio, durante i test di revisione delle autovetture.

I risultati dello studio potrebbero essere utilizzati per sviluppare pneumatici o sistemi di frenaggio a minore impatto ambientale“, afferma Giovanni Volpe dell’Università di Göteborg.

Applicazioni future

Una sfida avvincente dal punto di vista tecnologico sarà quella di progettare nel prossimo futuro apparati di Raman tweezers per l’analisi di campioni a bassa densità di particelle – conclude Gucciardi. Questo aprirebbe le porte, oltre che alle applicazioni nell’analisi ambientale, anche allo studio della contaminazione da nanoplastiche nei cibi, ed ai suoi effetti sulla salute dell’uomo, tema che la European Food Safety Authority ha identificato come una come una delle sfide più rilevanti dei prossimi anni”.