Potenziale utilizzo della polvere secca di Vossia cuspidata (Roxb.) Griff. rizomi e foglie in bonifica colorante blu di metilene

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11073 (2023) Citare questo articolo

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Il fitodepurazione è un processo promettente, economico ed ecologico per il trattamento delle acque reflue. Qui, le biomasse secche di Vossia cuspidata (Roxb.) Griff. foglie (PL) e rizomi compresi gli steli aerei (PR) sono stati utilizzati per riparare efficacemente i coloranti blu di metilene (MB). È interessante notare che l'assorbimento di adsorbimento e l'efficienza di rimozione di MB da parte di PR erano superiori a quelli di PL; superando il 97 e il 91% in 35 e 25 minuti per 0,1 e 0,4 g/L MB, rispettivamente. La diffusione del MB all'interno di PL e PR era insignificante e la cinetica di adsorbimento era controllata principalmente dall'interazione superficiale MB-adsorbente, come costantemente approvato dal modello cinetico di pseudo-secondo ordine. Inoltre, l'adsorbimento aumentava rapidamente con il dosaggio della pianta con un'elevata dipendenza dalla concentrazione iniziale di MB. Inoltre, l'impatto della velocità di agitazione sull'adsorbimento è stato minore, ma la temperatura ha giocato un ruolo critico dove le efficienze più elevate sono state registrate a 30 e 40 °C rispettivamente su PL (91,9%) e PR (93,3%). Le migliori efficienze di rimozione sono state ottenute con PR a pH 6, ma con PL a pH 8. L'isoterma Temkin ha potuto simulare perfettamente i dati sperimentali (R2 > 0,97); suggerendo una diminuzione lineare del calore di adsorbimento di MB con la copertura vegetale.

Secondo il Rapporto 2020 delle Nazioni Unite sullo sviluppo idrico mondiale, circa 4 miliardi di persone sono soggette a grave scarsità fisica di acqua per almeno 1 mese all’anno1,2. Si prevede che questo numero aumenterà rapidamente con la crescita della popolazione fino a raggiungere i 10,2 miliardi di persone nel 20503. Secondo un’altra stima della FAO (Organizzazione per l’alimentazione e l’agricoltura) delle Nazioni Unite, 3,2 miliardi di persone vivono in aree agricole con un tasso da elevato a molto elevato. penuria o scarsità d’acqua, di cui 1,2 miliardi di persone – circa un sesto della popolazione mondiale – vivono in aree agricole con gravi limitazioni idriche4. Pertanto, dovrebbero essere proposti vari piani per bonificare le acque reflue, in particolare quelle provenienti dagli impianti di depurazione. L’inquinamento ambientale causato dai coloranti è un problema globale che richiede maggiore attenzione per un ambiente sano. L'inquinamento da coloranti provoca impatti pericolosi per tutti gli organismi viventi e, a seconda dell'ecosistema, può influenzare ulteriormente la fotosintesi e le catene alimentari5. In genere, i coloranti sono estremamente tossici e cancerogeni, insieme a persistenti degradazioni naturali6. Sfortunatamente, questi inquinanti sono ampiamente utilizzati in quantità considerevoli in diverse attività industriali tessili, cosmetiche, alimentari, farmaceutiche, della carta e del cuoio. La produzione annuale mondiale di coloranti supera le 700mila tonnellate. Circa il 2% di essi viene scaricato direttamente dagli impianti di produzione negli effluenti e circa il 10% dei coloranti viene perso durante il processo dell'industria di tintura7,8,9,10. Lo scarico di questi coloranti nell'ecosistema provoca carichi ambientali indesiderati11,12,13,14.

Il blu di metilene (MB, noto anche come cloruro di metiltioninio) è una delle sostanze più comuni ampiamente utilizzata nelle industrie di tintura. La presenza di questo colorante anche in basse concentrazioni provoca colorazioni indesiderate dell'ecosistema acquatico. La rimozione del (MB) utilizzando alcune materie prime naturali come la lolla di riso, i peli e i semi di guava è stata studiata da diversi gruppi15,16. Tuttavia, la gestione di questo inquinante è ancora un problema crescente, che richiede lo sviluppo di nuove tecnologie, facendo appello alle preoccupazioni di valorizzazione ecologica17. Tra i metodi recenti per la decolorazione degli effluenti contenenti coloranti, la rimozione tramite adsorbimento su adsorbenti specifici è apparsa molto promettente da un punto di vista ambientale considerevole18. Nonostante l’ampia varietà di assorbenti presenti in letteratura, la biomassa derivata da rifiuti agricoli o residui vegetali appare molto interessante per l’adsorbimento di metalli pesanti inorganici emergenti e contaminanti coloranti organici19. In generale, la biomassa è un bioassorbente economicamente vantaggioso, rispettoso dell'ambiente e rinnovabile, con un elevato contenuto di carbonio e cellulosa e diverse funzionalità20. Questa diversità è abituale alla biomassa a causa della disponibilità di molteplici gruppi funzionali superficiali –OH, –C=O e –COOH che forniscono un'elevata tendenza ad adsorbimento su larga scala di adsorbati21,22. Il ruolo dell'attivazione dei bioassorbenti e le loro applicazioni per depurare le acque reflue da metalli pesanti e coloranti sono stati recentemente rivisti2,19.