Come può una buccia di melagrana trasformarsi in una spugna per pulire l’acqua?

Le coltivazioni moderne usano tanti prodotti chimici per aumentare i raccolti. Alcuni di questi contengono metalli pesanti, come rame e nichel, che possono finire nelle falde acquifere. Rimuovere questi contaminanti è fondamentale per proteggere la salute e l’ambiente. Una soluzione promettente è l’adsorbimento con biosorbenti, materiali naturali che “catturano” le sostanze indesiderate. In questo studio, i ricercatori hanno creato idrogel a base di alginato di sodio, una sostanza estratta dalle alghe, e polvere di buccia di melagrana, un residuo agroalimentare. Dopo la sintesi, gli idrogel sono stati analizzati con spettroscopia FTIR, microscopia elettronica (SEM) e test di assorbimento d’acqua. I risultati hanno mostrato che la buccia di melagrana rende il gel più ruvido e poroso, aumentando la capacità di trattenere l’acqua di 1,58 volte rispetto al solo alginato. Quando questi idrogel sono stati messi in acqua contaminata, hanno assorbito rame e nichel con buona efficienza. Per il rame, il contatto ottimale è stato di 60 minuti, a pH circa 5, usando 0,01 g di gel. Per il nichel, bastano solo 5 minuti di contatto. Questi dati suggeriscono che gli idrogel a base di melagrana possono diventare una tecnologia verde per depurare l’acqua, sfruttando scarti alimentari e riducendo l’impatto ambientale.

L’idrogel è stato sintetizzato mediante reticolazione ionica tra le catene di alginato di sodio e gli ioni calcio, in presenza di polvere di buccia di melagrana (PPP). La PPP, ricca di polisaccaridi, pectina e composti fenolici, fornisce gruppi funzionali – –COOH e –OH – che aumentano la capacità di legare ioni metallici. L’analisi FTIR ha evidenziato bande caratteristiche a 1600 cm⁻¹ (C=O) e 3400 cm⁻¹ (O–H), confermando l’interazione tra alginato e PPP. Le immagini SEM hanno mostrato una superficie più irregolare e porosa nei campioni contenenti PPP, con pori di dimensioni micrometriche che favoriscono la diffusione dell’acqua e dei contaminanti. I test di assorbimento d’acqua hanno indicato un aumento del 58 % della capacità di ritenzione idrica, attribuibile alla maggiore area superficiale e alla capacità di idratazione dei gruppi fenolici. Per la rimozione dei metalli, è stato valutato l’effetto di pH, tempo di contatto e dose di adsorbente. Il pH ottimale di 5 per il rame corrisponde a una parziale protonazione dei gruppi –COO⁻, che massimizza l’interazione elettrostatica con Cu²⁺. L’isoterma di adsorbimento segue il modello di Langmuir, indicando una monostrato di ioni sul sito attivo. La capacità di adsorbimento (qₘ) per Cu²⁺ è stata stimata in 45 mg g⁻¹, mentre per Ni²⁺ è risultata di 38 mg g⁻¹, valori competitivi rispetto a biosorbenti tradizionali. La rapida cinetica di adsorbimento del nichel (5 min) suggerisce un meccanismo di scambio ionico dominato da gruppi –OH della PPP. In termini di sostenibilità, l’utilizzo di scarti di melagrana riduce i rifiuti agro‑industriali e abbassa il costo di produzione dell’idrogel, rendendolo una soluzione ecocompatibile per il trattamento delle acque contaminate.