Efficiente rimozione adsorbente di paracetamolo e blu tiazolile dall'acqua inquinata su nanoparticelle di ossido di rame biosintetizzate

Aug 05, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 859 (2023) Citare questo articolo

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Le nanoparticelle di ossido di rame (CuONP) hanno ricevuto un'enorme attenzione come adsorbenti efficienti grazie al loro basso costo, all'area superficiale desiderabile, agli abbondanti siti attivi, alle potenti caratteristiche strutturali e alle elevate capacità di adsorbimento. Tuttavia, i CuONP non sono stati impiegati per decontaminare l’acqua carica di crescenti contaminanti ambientali come il blu tiazolile e il paracetamolo. Qui è stato studiato l'adsorbimento del blu tiazolilico e del paracetamolo su CuONP sintetizzati verdi preparati dall'estratto acquoso delle foglie di Platanus occidentalis. Il punto BET, SEM, FTIR, XRD, EDX e pH di carica zero ha mostrato la riuscita sintesi di CuONP aventi proprietà superficiali desiderabili con un'area superficiale di 58,76 m2/g e una dimensione media di 82,13 nm. Le capacità massime di adsorbimento del monostrato di 72,46 mg/g e 64,52 mg/g sono state ottenute rispettivamente per il blu tiazolile e il paracetamolo. I modelli di Freundlich, di pseudo-secondo ordine e di diffusione intraparticellare erano ben adattati all'adsorbimento di entrambi gli inquinanti. Gli studi sul pH hanno suggerito la predominanza di interazioni elettrostatiche e intermolecolari più deboli nell'adsorbimento rispettivamente del blu tiazolile e del paracetamolo. L'adsorbimento spontaneo, fisico, endotermico e casuale degli inquinanti sui CuONP è stato ottenuto dalla considerazione termodinamica. I CuONP biosintetizzati si sono rivelati altamente riutilizzabili ed efficienti per l'adsorbimento del blu tiazolile e del paracetamolo dall'acqua.

Affinché tutti gli esseri viventi siano sani e felici, è necessaria acqua pulita. Nella maggior parte dei paesi ricchi e in via di sviluppo, la mancanza di acqua pulita è diventata un problema critico1. Ciò è attribuito al rapido progresso tecnologico, all’inquinamento degli effluenti industriali, alla rapida crescita della popolazione umana e alle precipitazioni irregolari che degradano la qualità dell’acqua2,3,4. L’uso regolare di servizi e beni moderni come benzina per automobili, plastica, abbigliamento tessile, prodotti alimentari e farmaci, per citarne alcuni, ha portato a un’enorme generazione di prodotti di scarto e alla contaminazione di bacini idrici precedentemente non inquinati5. L’uso di acqua contaminata ha avuto gravi impatti negativi sulla vegetazione, sulle persone e su altri esseri viventi6. Nei paesi in via di sviluppo, la fonte più affidabile di acqua pulita per la popolazione locale, ovvero le falde acquifere, viene rapidamente inquinata dagli scarichi industriali di effluenti sia organici che inorganici7.

Coloranti e inquinanti farmaceutici sono uno dei contaminanti dell'acqua più comuni8,9. Il maggiore utilizzatore di coloranti, con un utilizzo globale annuo di circa 700.000 tonnellate, è il settore tessile10. Di conseguenza, un numero considerevole di coloranti viene scaricato nell’ambiente dalle acque reflue utilizzate nell’industria tessile11. I coloranti scaricati possono avere un impatto negativo sull’ambiente e sulla salute umana. A causa della loro elevata stabilità, che favorisce la resistenza alla degradazione biologica e alla fotodegradazione, i coloranti sono difficili da rimuovere dall’acqua12. Inoltre, riducono la quantità di luce che entra nei corpi idrici, il che influenza il modo in cui le piante acquatiche utilizzano la luce per la fotosintesi. Inoltre, i reni, il fegato, il cervello, la pelle, il sistema nervoso centrale e il sistema riproduttivo possono essere danneggiati dai loro prodotti di degradazione, che possono anche essere mutageni e cancerogeni13. Possono anche causare problemi di salute come nausea, vomito, bruciore agli occhi e difficoltà respiratorie11. La maggior parte degli studi si sono concentrati sulla rimozione di coloranti come il verde malachite, la rodamina B, il cristalvioletto, l'arancio di metile, il nero eriocromo t, il rosso Congo e il blu di metilene dall'acqua, con una ricerca limitata su altri coloranti potenzialmente dannosi come il blu tiazolile, che dovrebbe essere considerato14. Inoltre, i contaminanti farmaceutici sono dannosi anche per l’ambiente e la salute umana15. In particolare, il paracetamolo, comunemente indicato come paracetamolo (N-(4-idrossifenil)acetamide) è uno dei farmaci analgesici e antipiretici più utilizzati al mondo. È stato trovato in tutto il mondo nelle acque superficiali, negli effluenti e nell'acqua potabile a causa della sua grande stabilità, solubilità e idrofilicità16. L'uso eccessivo di questo farmaco provoca diversi problemi fisiologici. Una parte del medicinale che non viene metabolizzata viene escreta attraverso le urine dopo la somministrazione. Di conseguenza, questo inquinante può essere presente in quantità variabili negli effluenti domestici o ospedalieri. Poiché il farmaco può accumularsi nel tessuto adiposo in quantità in grado di produrre attività biologica, la presenza di composti bioattivi nell'acqua destinata al consumo umano crea rischi tossicologici a lungo termine17. Pertanto, al fine di preservare la qualità ambientale dell'acqua, è necessario trattare le acque reflue contaminate con blu tiazolile e paracetamolo.