Il problema ambientale ha suscitato nel corso degli anni un crescente interesse da parte della comunità scientifica. Attualmente, un numero sempre maggiore di "chemicals" viene prodotto ed utilizzato quotidianamente per diversi scopi, riversandosi nell'ambiente con conseguenze non sempre prevedibili per la salute degli ecosistemi e dell'uomo. Il termine "micro-inquinanti organici" (organic micro-pollutants, OMPs) si riferisce a qualsiasi sostanza che, per azione antropica, è presente nell'ambiente a livelli di ppm-ppt. Questa eterogeneità di molecole rende complicato trovare condizioni comuni per la loro rimozione ed analisi. Tra le diverse tecniche analitiche disponibili, l'estrazione in fase solida (SPE) è la tecnica di adsorbimento più utilizzata per tale scopo. Negli ultimi anni, un'intensa attività di ricerca è diretta allo sviluppo di nuovi materiali adsorbenti atti a rimuovere, simultaneamente, il maggior numero di OMPs da matrici ambientali. I nanomateriali sono risultati essere adsorbenti molto interessanti grazie alle loro peculiari caratteristiche quali elevato rapporto superficie/volume, stabilità chimica, facile funzionalizzazione superficiale e buone proprietà termiche e meccaniche. Tuttavia, a causa della loro tendenza ad aggregarsi, quando impaccati in cartuccia, essi possono essere responsabili di un'elevata contropressione che ostacola le operazioni di estrazione. In questo lavoro di ricerca saranno sviluppati nuovi compositi per SPE, a base polimerica, contenenti materiali nanostrutturati dispersi (grafene ossido o silice funzionalizzata). Tali compositi saranno caratterizzati mediante analisi FTIR, termogravimetria (TGA) e prove di rigonfiamento in acqua. Dopo aver messo a punto un dispositivo idoneo per SPE, in alternativa alle cartucce, saranno effettuate prove estrattive, mediante HPLC-tandem MS, al fine di determinare il potere adsorbente dei materiali compositi nei confronti di pesticidi presenti in acque superficiali.
Una rigorosa valutazione della contaminazione ambientale, richiede una costante innovazione tecnologica. Su scala analitica, tra le diverse tecniche disponibili, l'estrazione in fase solida (SPE) è la tecnica di adsorbimento più utilizzata perché consente di ottenere ottime rese di isolamento, buoni fattori di preconcentrazione e un'efficiente clean-up. Tuttavia, come in altre tecniche analitiche, sono presenti alcuni svantaggi quali, ad esempio, il basso recupero, il fenomeno di channelling e di clogging. Negli ultimi anni sono state studiate diverse soluzioni per velocizzare e rendere la SPE una tecnica più efficiente e conveniente. Tra le soluzioni di maggior successo si possono citare la dispersive solid-phase extraction (d-SPE) e la magnetic solid-phase extraction (MSPE), versioni semplificate della SPE, basate sulla dispersione uniforme di un adsorbente microparticellare in una soluzione/sospensione del campione. Indipendentemente dal tipo di tecnica utilizzata, molti studi, in questi ultimi anni, sono diretti alla ricerca di nuovi materiali adsorbenti per rimuovere, simultaneamente, il maggior numero di OMPs da matrici ambientali. I nanomateriali sono risultati essere adsorbenti molto interessanti sia per la SPE classica che per le nuove tecnologie di estrazione grazie alle loro peculiari caratteristiche quali elevato rapporto superficie/volume, stabilità chimica, facile funzionalizzazione superficiale e buone proprietà termiche e meccaniche. Tali materiali, tuttavia, a causa della loro tendenza ad aggregarsi, quando impaccati in cartuccia, possono essere responsabili di un'elevata contropressione che ostacola le operazioni di estrazione.
L'innovatività di questo lavoro di ricerca risiede nello sviluppo di nuovi dispositivi, per SPE, a base polimerica, in alternativa alle cartucce, e sotto forma di membrana, contenenti materiali nanostrutturati inorganici dispersi (filler). La matrice polimerica scelta, il chitosano, possiede buone caratteristiche di bagnabilità e reattività, mentre i filler, quali grafene ossido e silice funzionalizzata, posseggono domini idrofilici e/o idrofobici che potrebbero garantire una migliore dispersione del materiale nanostrutturato, condizionando, così, in modo positivo le proprietà del polimero sia in termini meccanici che di adsorbimento. Data la presenza di fase acquosa e di sollecitazioni meccaniche possibili durante l'analisi, il dispositivo sviluppato dovrà avere una forma tale da garantire risultati riproducibili.
La potenzialità di realizzare un avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte risiede nella presenza nel gruppo di ricerca di competenze specifiche nel settore della sintesi e funzionalizzazione (la proponente, Prof. Piozzi e Prof. Migneco ), della caratterizzazione chimico-fisica (Prof. Piozzi e Martinelli) ed in quella chimico analitica (Prof. Martinelli), che opportunamente sfruttate permetteranno di realizzare un materiale nanocomposito potenzialmente applicabile nel settore dell'estrazione in fase solida (SPE).