Le maree nere avranno i giorni contati?
Un sapone magnetico
per ripulire il mare
La scoperta all’università di Bristol (GB) validata all’Institute Laue-Langin
(FR)
Scienziati dell’Università di Bristol (Gran Bretagna), al termine di una ricerca
condotta attraverso la diffusione dei neutroni all’Institut
Laue-Langevin (ILL)* di Grenoble,
hanno sintetizzato una nuova molecola di sapone contenente un sale di ferro che,
in soluzione nell’acqua, reagisce a un campo magnetico. Lo sviluppo e l’utilizzo
su larga scala di questa molecola potrebbe rivoluzionare certi prodotti
industriali e permettere di ripulire i versamenti di petrolio in mare senza
conseguenze per l’ambiente.
La ricerca di saponi sempre migliori (chiamati tensioattivi nel settore
industriale) è in atto da molti anni con l’obiettivo di aumentare la loro
capacità di sciogliere i grassi nell’acqua e poterli poi estrarre. Il team di
Bristol ha operato, in un primo tempo, sui saponi fotosensibili, sul biossido di
carbonio, sui cambiamenti del valore del pH, sulla temperatura e la pressione.
Poi, per la prima volta, è stato sintetizzato un sapone che reagisce
all’applicazione di un campo magnetico. I risultati sono stati pubblicati sulla
rivista scientifica Angewandte Chemie.
Per produrre piccoli dipoli magnetici controllabili nel sapone, sono stati usati
tensioattivi liquidi che inglobano un complesso metallico di transizione,
composto da un metallo pesante qual è il ferro, legato a ioni di alogenuri,
bromuri o cloruri. Ma si è sempre saputo che i loro centri metallici fossero
troppo distanti l’uno dall’altro nella soluzione, impedendo le interazioni
necessarie per l’attività magnetica.
Il team di scienziati di Bristol, guidati dal professore
Julian Eastoe, ha sintetizzato il
sapone magnetico aggiungendo ferro a tensioattivi inerti, ma che comprendevano
ioni di cloruri o bromuri, molto simili a quelli normalmente usati nei prodotti
per l’igiene personale o negli addolcenti. La presenza del ferro ha creato
centri metallici all’interno delle particelle di sapone.Per collaudare le
proprietà del nuovo sapone, è stato introdotto un magnete in una provetta da
laboratorio riempita con una soluzione acquosa del sapone, ricoperta da un
liquido organico meno denso. Sotto l’influenza del magnete, la soluzione del
sapone ricco di ferro ha superato l’effetto della gravità e della tensione
superficiale tra l’acqua e l’olio e ha attraversato il solvente organico per
attaccarsi alla fonte del magnetismo, dimostrando così le proprietà magnetiche.
Dopo avere sintetizzato il sapone e dimostrato le sue proprietà magnetiche, il
team di Bristol ha portato il campione allo ILL, che utilizza la sorgente
neutronica più potente al mondo, per verificare la struttura che sta alla base
delle proprietà singolari del sapone stesso.
La dottoressa Isabelle Grillo,
responsabile dei laboratori chimici dello ILL ha così spiegato: “Le dimensioni
delle particelle in soluzione sono molto piccole ed è alquanto difficile
evidenziarle attraverso la diffusione di luce. Al contrario, la diffusione
neutronica ad angoli minimali è una tecnica molto utilizzata per studiare la
struttura dei materiali con dimensioni tipicamente comprese tra il nanometro e
il decimo di nanometro”.
Le possibilità applicative di questi surfattanti magnetici sono ampie. La loro
reattività a stimoli esterni permette di modularne parecchie proprietà quali la
conduttività elettrica, il punto di fusione, le
misure e la forma degli aggregati, la solubilità in acqua. Di solito, queste
proprietà, che determinano le applicazioni industriali dei saponi, vengono
controllate modificando conduttività, pH, pressione o temperatura: si tratta di
processi costosi, che possono modificare irreversibilmente la composizione del
sistema.
Le proprietà magnetiche facilitano l’associazione tra le molecole e la loro
estrazione. Questo fa ben sperare per applicazioni nell’eliminazione di
inquinanti e nel trattamento delle acque. Esperimenti scientifici che richiedono
un controllo preciso delle goccioline di liquido potrebbero diventare più
agevoli aggiungendo queste molecole e applicando un campo magnetico.
Il prof. Eastoe ha così riassunto la
ricerca: “Da un punto di vista puramente scientifico, questi tensioattivi
liquidi ionizzati sono poco comuni in quanto la maggioranza dei dipoli magnetici
sono metallici. Questa “stranezza” rende la scoperta particolarmente
interessante. Dal punto di vista commerciale, le molecole non sono ancora pronte
per essere formulate in prodotti per la casa, ma, avendo provata la possibilità
di realizzare saponi magnetici, gli sviluppi futuri potranno ricreare questo
stesso fenomeno con molecole di maggior praticità commerciale, dedicate a tutta
una serie di applicazioni che vanno dal trattamento delle acque ai prodotti
industriali per la pulizia”.
Peter Dowding, un chimico che opera nell’industria e non è implicato in questa ricerca, ha commentato: “Ogni sistema che agisce solamente sotto l’influsso di stimoli esterni senza che ne venga modificata la composizione, rappresenta un progresso significativo perché rende possibile la sintesi di prodotti che agiscono solamente quando se ne ha effettivo bisogno. La facilità di ritirare facilmente il tensioattivo amplia le applicazioni possibili alle aree di elevata sensibilità ambientale come il trattamento delle maree nere, per le quali l’uso dei saponi aveva sollevato ampie riserve in passato”.
Per saperne di più:
Aldo Zana, Relazioni Stampa ILL in
Italia, tel. 335 8078714,
aldo.zana@agenpress.com
*L’Institut Laue-Langevin (ILL) prende il
nome dai fisici Max von Laue (1879-1960), tedesco, Nobel nel 1914, e Paul
Langevin (1972-1948), francese, pioniere della ricerca atomica con Pierre e
Marie Curie. Ha sede a Grenoble, Francia. Lo ILL è un centro di ricerca
internazionale, leader mondiale nella scienza e tecnologia dello scattering dei
neutroni dal 1972, quando venne inaugurato. Lo ILL mette a disposizione di
scienziati, ricercatori, industrie i fasci neutronici più intensi al mondo
attraverso 40 stazioni sperimentali dotate di strumenti costantemente
aggiornati. Vi operano 430 persone, di cui 70 scienziati e 60 specialisti della
sicurezza del reattore nucleare. Ogni anno, oltre 1.500 ricercatori di 40 Paesi
svolgono ricerche di fisica, scienza dei materiali, chimica, biologia, medicina,
scienze ambientali. Gran Bretagna, Francia e Germania finanziano lo ILL per
l’80% del budget. Il restante 20% è suddiviso tra Italia, Austria, Spagna,
Repubblica Ceca, Russia, Svizzera.