Filtri basati sulle nanofibre: filtrazione dell’aria più efficace e sostenibile

Quando si parla di filtrazione dell’aria, l’obiettivo odierno non è solamente ottenere soluzioni e tecnologie più efficaci, ma anche più sostenibili dal punto di vista economico e di rispetto dell’ambiente.

Negli ultimi anni, lo studio dei materiali per la filtrazione dell’aria si è concentrato quasi esclusivamente sulla capacità di questi ultimi di proteggere l’uomo dall’azione nociva degli inquinanti atmosferici. In tale ottica, la filtrazione con membrane gioca un ruolo di primo piano perché permette di rimuovere fisicamente diversi tipi di microrganismi e contaminanti grazie alle dimensioni dei pori delle membrane.

Le membrane ideali per la purificazione dell’aria dovrebbero essere in grado di trattenere esclusivamente le molecole di inquinanti, permettendo un passaggio dell’aria semplice e rapido. Inoltre, le membrane dovrebbero garantire lunga durata nel tempo, bassa caduta di pressione, facilità di manipolazione ed economicità di produzione.

Alcune delle membrane convenzionali attualmente utilizzate per la filtrazione dell’aria sono costituite da microfibre che tuttavia, a causa delle dimensioni dei loro pori, non possono rimuovere i contaminanti più piccoli (PM 2.5 e PM 0.1). Questi ultimi, composti da particelle fini e ultrafini, sono particolarmente pericolosi perché non vengono bloccati dalle cavità nasali e riescono a penetrare in profondità nei polmoni, raggiungendo gli alveoli e ammassandosi al loro interno. Tale accumulo porta alla loro penetrazione nella circolazione sistemica, con conseguenti danni all’intero organismo.

Le membrane in nanofibre nella filtrazione dell’aria

Nell’ottica di una filtrazione sostenibile dell’aria, le membrane in nanofibre stanno emergendo sempre più come tecnologia chiave: possono infatti garantire efficienti performance di filtrazione dell’aria grazie a una serie di vantaggi quali struttura a pori interconnessi, porosità modulabile, dimensione delle fibre, elevato rapporto superficie/volume e morfologia controllabile.

Negli ultimi dieci anni si è fatta strada la possibilità di produrre e utilizzare biopolimeri ottenuti da materiali di scarto per la preparazione di nanofibre destinate alla filtrazione dell’aria. Un esempio è l’acido polilattico, un biopolimero a basso impatto ambientale ottenuto dall’acido lattico che può essere facilmente impiegato nel processo di Elettrospinning: ciò lo rende un candidato ideale per la produzione di filtri in nanofibre. Da tempo, la ricerca si muove anche nella direzione di solventi green per rendere il processo dell’Elettrospinning sempre meno impattante in termini di sostenibilità ambientale.

Ricordiamo che l’Elettrospinning (anche noto come “Electrospinning”), il processo che anche Invenio ha scelto di impiegare, è la tecnica più utilizzata per la produzione di nanofibre per la filtrazione dell’aria. Molto versatile, questo processo permette di ottenere fibre caratterizzate da diametri molto piccoli, ampia area specifica di superficie e dimensione dei pori modulabile. L’Electrospinning offre anche la possibilità di inglobare nelle nanofibre diverse tipologie di nanoparticelle, migliorandone le proprietà.

Filtrazione sostenibile dell’aria: una sfida da vincere

La crescita della popolazione, l’aumento delle aree urbanizzate e la diffusione dell’industrializzazione sono i fattori responsabili del peggioramento della qualità dell’aria. Individuare soluzioni efficienti e affidabili è quindi una sfida che dobbiamo oggi affrontare e, per vincerla, le membrane in nanofibre mostrano di avere un enorme potenziale in termini di filtrazione più sostenibile dell’aria.

Le performance delle nanofibre elettrospinnate nella rimozione di diversi tipi di contaminanti dall’aria possono infatti raggiungere quasi il 100% di efficienza a fronte di una bassa caduta di pressione.

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