L’EPA (Environmental Protection Agency) ha di recente denunciato gravi problemi legati alla contaminazione dell’acqua potabile. In tutto il mondo l’acqua corrente può contenere infatti alte percentuali di piombo. Solo negli Stati Uniti almeno sei milioni di case ricevono l’acqua dai tubi di piombo. Ciò comporta il rischio di alterazioni chimiche, soprattutto quando i tubi risultano vecchi e corrosi… Oggi, però, con una semplice stampante 3D possiamo stampare filtri per ripulire l’acqua da questo elemento tossico.
Il piombo (Pb) è un materiale altamente tossico. Il suo consumo può causare gravi problemi cardiaci, renali e riproduttivi. I bambini sono i soggetti più esposti a questo pericolo. Oltre a rischiare avvelenamenti possono subire seri deficit cognitivi. Molti ricercatori hanno infatti dimostrato che assunzioni di piombo minano lo sviluppo mentale dei più piccoli e rallentano la loro crescita.
Ripulire l’acqua con un filtro stampato in 3D dal costo di un dollaro
Negli Stati Uniti è in atto da decenni una modernizzazione della rete idrica, proprio per ridurre l’esposizione al piombo. Ma in tante altre zone del mondo i tubi restano antichi e ad alto rischio di contaminazione. Il processo di modernizzazione, anche negli USA, è però complicato. I tecnici spendono mesi per rintracciare i tubi contaminati dal piombo e ci mettono settimane a sostituirli. Come difendersi? I più fortunati possono affidarsi a sistemi di filtrazione per rimuovere il Pb nell’acqua. Ma, di base, questi filtri sono ingombranti e soprattutto costosi. E non è neppure facile controllarne l’efficienza: anche questi sistemi sono soggetti infatti a corrosione.
Dei ragazzi hanno risolto il problema con la scienza. Gli studenti di alcune scuole superiori del Maryland hanno infatti partecipato a un progetto per sviluppare un dispositivo a bassissimo costo per il filtraggio del piombo. La loro invenzione, stampata in 3D, è così rilevante che è stata presentata e premiata l’anno scorso dall’American Chemical Society.
Per ripulire l’acqua gli studenti hanno in pratica creato un filtro, riempibile con fosfato di calcio e ioduro di potassio. Questa molecola, Ca3(PO4)2, è un antiagglomerante che può legarsi al piombo per trasformarlo in fosfato di piombo e calcio. Il calcio finisce nell’acqua (e non c’è problema, dato che è un elemento non dannoso); il fosfato di piombo viene invece trattenuto dal filtro. In più il dispositivo contiene un sistema di avviso integrato che informa gli utenti del momento in cui è necessario sostituirlo.
I ragazzi delle scuole superiori vengono in soccorso della scienza
Com’è nato questo progetto per ripulire l’acqua? Nel 2020, un professore ha spiegato ai suoi studenti di chimica il problema della contaminazione dell’acqua con il piombo. Così è nata l’idea di immaginare un filtro basato su un processo chimico elementare. Il progetto è stato esteso ad altre scuole. E in pochi mesi i ragazzi hanno disegnato il filtro a basso costo stampabile in 3D. Il filtro è in plastica biodegradabile e può essere collegato direttamente a un rubinetto di casa. Costo del prodotto: un dollaro!
La parte importante del progetto è l’aggiunta della polvere di fosfato di calcio e ioduro di potassio. Come anticipato, il fosfato di calcio si lega prima con il piombo disciolto nell’acqua per formare fosfato di piombo e calcio. Il calcio finisce tranquillamente nell’acqua, mentre il fosfato di piombo rimane nel filtro. Quando il fosfato di calcio non è più in grado di rimuovere il piombo dall’acqua, interviene la polvere di ioduro di potassio nella parte inferiore del dispositivo. Questo composto reagisce al piombo e segnala così che il filtro non sta lavorando correttamente. L’acqua che esce dal filtro assume una tonalità gialla: ecco l’avviso inconfondibile che ci dice di cambiare il filtro.
