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Il metodo di disinfezione basato sul catalizzatore è 100 milioni di volte più efficace del cloro

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Gli scienziati dell'Università di Cardiff nel Regno Unito hanno sviluppato un metodo di disinfezione dell'acqua al punto di utilizzo basato sul perossido di idrogeno che è milioni di volte più efficace degli attuali metodi di clorazione utilizzati dai sistemi idrici pubblici.

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Nel 1908, il cloro fu usato per la prima volta negli Stati Uniti come disinfettante principale. Da allora, la sua popolarità è aumentata e ora, circa 2/3 dei sistemi idrici pubblici sono disinfettati con cloro o clorammine per uccidere parassiti, batteri e virus. I livelli di cloro fino a 4 milligrammi per litro, o 4 parti per milione, nell'acqua potabile sono considerati sicuri dall'EPA e dal CDC. A questo livello, è improbabile che si verifichino effetti nocivi sulla salute. Tuttavia, più recentemente, la ricerca ha dimostrato che il cloro può reagire con i composti presenti naturalmente nell'acqua per formare composti che, in dosi elevate, possono essere tossici per gli esseri umani.

Di conseguenza, alcuni fornitori commerciali sono passati al perossido di idrogeno come disinfettante dell'acqua potabile. Nel Regno Unito, oltre 4 milioni di tonnellate di perossido di idrogeno sono prodotte, trasportate e immagazzinate nelle fabbriche su base annuale. Per gestire il trasporto senza degradazione, le sostanze chimiche stabilizzanti sono spesso aggiunte alla soluzione di perossido di idrogeno durante il processo di produzione, ma queste finiscono per ridurre la sua efficacia come disinfettante.

Graham Hutchings e il suo team internazionale di ricercatori hanno superato questa limitazione utilizzando un catalizzatore fatto di oro e palladio che prende idrogeno e ossigeno per formare perossido di idrogeno. In uno studio pubblicato su Nature Catalysis, il team ha dimostrato che mentre il catalizzatore riunisce gli elementi per produrre perossido di idrogeno, produce simultaneamente una serie di composti altamente reattivi - noti come specie reattive dell'ossigeno (ROS) - che il team ha dimostrato essere responsabili dell'effetto antibatterico e antivirale, e non il perossido di idrogeno stesso.

I ricercatori hanno testato i tre metodi - cloro, perossido di idrogeno e perossido di idrogeno basato su catalizzatore - contro i batteri E.coli. In condizioni identiche, il metodo basato sul catalizzatore ha dimostrato di essere 10 milioni di volte più potente nell'uccidere i batteri rispetto a una quantità equivalente di perossido di idrogeno industriale, e oltre 100 milioni di volte più efficace della disinfezione con cloro.

Inoltre, il metodo del catalizzatore ha dimostrato di uccidere batteri e virus in un tempo più breve rispetto agli altri due metodi.

Mentre i ricercatori continuano a perfezionare e a muoversi verso lo scale up, il metodo facile da usare ha l'opportunità di rivoluzionare la disinfezione e l'uso dell'acqua.

Attualmente, si stima che 785 milioni di persone non hanno accesso all'acqua pulita, e 2,7 miliardi sperimentano la scarsità d'acqua almeno un mese all'anno. Inoltre, 2,4 miliardi di persone in tutto il mondo vivono in luoghi che hanno servizi igienici inadeguati, che sono spesso responsabili di malattie mortali come il colera, il tifo e il rotavirus.

Così, per molti, un semplice e poco costoso strumento point-of-care che può istantaneamente disinfettare l'acqua significa la differenza tra la vita e la morte.

"Ora abbiamo dimostrato un processo a un solo passo in cui, oltre al catalizzatore, gli ingressi di acqua contaminata e l'elettricità sono gli unici requisiti per ottenere la disinfezione", ha detto Hutchings, professore di chimica al Cardiff Catalysis Institute. "Crucialmente, questo processo presenta l'opportunità di disinfettare rapidamente l'acqua in tempi in cui i metodi convenzionali sono inefficaci, impedendo anche la formazione di composti pericolosi e biofilm, che possono aiutare batteri e virus a prosperare"