Il mercurio è uno dei più pericolosi inquinanti di acqua e suolo a livello mondiale. Per questo motivo è di primaria importanza mettere a punto metodologie che permettano di rimuovere questo pericoloso metallo dagli scarichi industriali prima che venga immesso nell'ambiente. Il progetto di ricerca ha come obiettivo principale di definire la capacità di idrossiapatite, sintetizzata da rifiuti di gusci di molluschi (MSHAP), di rimuovere ioni Hg2+ da soluzioni acquose.
L'efficienza di questo innovativo ammendante, la cui preparazione può consentire di ridurre il volume di un importante rifiuto dell'industria del cibo e il recupero di materiali utili, sarà valutata in base ai risultati di esperimenti in batch. Si studieranno gli effetti del dosaggio di MSHAP, della concentrazione iniziale di Hg, del tempo di interazione tra l'ammendante e la soluzione e del pH iniziale. La sintesi di MSHAP sarà eseguita a partire da gusci di Ruditapes philippinarum. Per l'acquisizione dei dati sperimentali sarà adottato un approccio multi-analitico che prevede l'applicazione di numerose e differenziate tecniche analitiche come la microscopia elettronica a scansione con microanalisi (SED-EDS), la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), la diffrattometria a raggi X (XRPD), le analisi termo-gravimetriche (TGA, DTA), l'analisi mediante microsonda elettronica (EMPA) e le analisi chimiche mediante ICP-AES. I risultati sperimentali saranno valutati applicando vari modelli cinetici e di adsorbimento al fine di ricavare informazioni utili alla completa definizione dei meccanismi di cattura degli ioni Hg2+ da parte dell'apatite, sui quali ci sono ancora molte incertezze in letteratura.
Sebbene l'idrossiapatite sia uno dei materiali più utilizzati nelle applicazioni ambientali, i meccanismi che partecipano al processo di rimozione del mercurio dalle soluzioni acquose non sono ancora compresi pienamente. Infatti, pur essendo il mercurio uno dei più pericolosi inquinanti a livello mondiale, finora solo pochi studi hanno investigato il meccanismo del processo di rimozione del mercurio da parte dell'idrossiapatite. Per questo motivo, un approfondimento di questa linea di ricerca è fondamentale poiché i risultati del progetto consentiranno di ampliare le informazioni sull'interazione tra il mercurio e l'idrossiapatite ai fini della salvaguardia ambientale.
Inoltre, l'idea di sintetizzare l'idrossiapatite da un rifiuto dell'acquacoltura, e quindi di trasformare un rifiuto in un nuovo materiale di sicuro valore, contribuisce a ridurre l'impatto ambientale dello smaltimento in discarica e rappresenta una soluzione ecologicamente sostenibile. L'idea di non considerare i gusci dei molluschi prodotti dall'acquacoltura come un fastidioso rifiuto, ma piuttosto una utilissima fonte a basso costo di calcio per molteplici applicazioni, potrebbe incidere significativamente sulla percezione globale della gestione dei rifiuti. Pertanto, il progetto di ricerca oltre alla forte potenzialità di avanzamento delle conoscenze sul processo di rimozione del mercurio da parte dell'idrossiapatite, potrà anche contribuire allo sviluppo di una nuova metodologia per la valorizzazione di un rifiuto, non considerando solo la prospettiva ambientale, ma anche quella economica e di fattibilità.
Infatti, a differenza di molte procedure che prevedono il trattamento dei gusci mediante processi che comportano un notevole dispendio di energia, come la calcinazione o la pirolisi, il progetto di ricerca ha l'obiettivo di valutare la sostenibilità di un processo di sintesi dell'idrossiapatite semplice e a temperatura ambiente , quindi realizzabile anche direttamente dove i gusci vengono prodotti, con costi contenuti.
Il riutilizzo di un rifiuto per la produzione di un materiale utile al recupero e alla gestione della qualità ambientale si pone in linea con le nuove mission areas individuate all'interno del futuro programma Horizon Europe. Nello specifico, il progetto di ricerca si inserisce nella Soil health and food mission area i cui obiettivi sono quelli di creare conoscenza e sviluppare soluzioni per la salvaguardia del suolo e lo sviluppo sostenibile dell'industria del cibo. Infine, un ulteriore aspetto innovativo del progetto di ricerca è rappresentato dall'approccio multi-analitico che si adotterà per l'acquisizione dei dati sperimentali. L'applicazione di numerose tecniche analitiche diversificate è una novità rispetto alle ricerche che vengono solitamente sviluppate nello stesso campo. Un approccio multi-analitico che includa metodologie chimiche, mineralogiche e petrografiche consentirà di definire in modo dettagliato i meccanismi dell'interazione tra il mercurio e l'idrossiapatite. In particolare, l'impiego del raffinamento Rietveld dei dati sperimentali XRPD fornirà informazioni strutturali fondamentali per definire i processi di interazione tra mercurio e idrossiapatite e, affiancato alle informazioni che si otterranno dalla stabilità termica dell'immobilizzazione, consentirà di comprendere la natura e il ruolo svolto dai vari meccanismi coinvolti nella rimozione del mercurio dalle soluzioni.