Analisi di equilibrio per la definizione della capacità sequestrante di leganti di origine naturale nei confronti di ioni metallici, organometallici e oxo-cationi

Obiettivi Verificare la possibilità di uso di leganti di origine naturale di elevata biodegradabilità, facile reperibilità, basso costo e basso impatto ambientale, per la sequestrazione di ioni di metalli “tossici” presenti nei fluidi naturali e nelle acque di scarico urbane e industriali. Leganti Tra i leganti utili allo scopo sono alcuni composti presenti in materiali di origine naturale con struttura (bio)polimerica come le pectine, gli alginati, la chitina, il chitosano, la cellulosa, etc., o costituita da matrici aggregate (stratiformi) come le argille o i carboni attivi. In particolare: a) l’acido alginico (copolimero dell’acido mannuronico e dell’acido guluronico) e la pectina (polimero dell’acido galatturonico) sono polisaccaridi acidi (per la presenza di un gruppo carbossilico in ogni unità monomerica) estratti, rispettivamente dalle alghe brune e dalle bucce di agrumi e frutti; il chitosano ottenuto per de-acetilazione della chitina (estratta dal carapace di crostacei) è un polisaccaride contenente un gruppo amminico per ogni unità monomerica. La presenza di gruppi O- ed N- donatori nelle loro strutture rende questi composti particolarmente attraenti come agenti sequestranti di ioni metallici grazie alla loro facile reperibilità, il loro basso costo e basso impatto ambientale. Altrettanto interessanti e facilmente reperibili in natura ed economicamente vantaggiosi sono alcune antocianine, pigmenti naturali delle foglie di alcuni vegetali e presenti nella polpa e/o nella buccia di diversi frutti. Si tratta di glucosidi costituiti da un aglicone (o antocianidina) cui sono legati una o più unità glucosidiche in posizioni differenti o singole catene laterali di oligosaccaridi, che conferiscono all’antocianina buona solubilità in acqua. La presenza di numerosi gruppi ossidrilici nella molecola del nucleo agliconico, dà luogo ad almeno tre equilibri acido base e lascia prevedere buone capacità complessanti nei confronti di cationi metallici. Su questo argomento esistono pochi dati di letteratura. Le indagini saranno effettuate in soluzione acquosa per tutti i leganti sopra citati in mezzo ionico NaCl e a differenti forze ioniche, e allo stato gel per quei leganti (alginato, pectina, chitosano) capaci di gelificare in presenza di opportuni agenti cross-linking. I risultati dell’adsorbimento di ioni metallici su materiali in fase gel verrà valutato al fine di formulare una tecnica di rimozione degli stessi ioni da parte di materiali di basso costo e di basso impatto ambientale dopo avere definito, in base agli studi di speciazione, le migliori condizioni di pH, di composizione del mezzo e di forza ionica da adottare per ottenere la migliore efficienza nel processo di sequestrazione Ioni metallici Verranno effettuati studi di equilibrio finalizzati alla sequestrazione di alcuni ioni di “metalli pesanti” (Cd2+, Pb2+, Ni2+, Hg2+) e dello ione palladio(II), la cui crescente presenza nei vari comparti ambientali è dovuta soprattutto al suo rilascio da parte delle marmitte catalitiche degli autoveicoli e alla successiva ossidazione da parte degli organismi del suolo. Malgrado la sua crescente presenza nell’ambiente ben pochi studi sono riportati in letteratura sul suo comportamento chimico in presenza di agenti chelanti. Verrà inoltre studiata la capacità sequestrante dei leganti in esame nei confronti di cationi di organo stagno(IV) e di organo mercurio(II) e di ossido di uranio(VI) (uranile, UO22+) per i quali la letteratura non riporta dati quantitativi di interazione con i leganti su citati. Studi di speciazione Le costanti di protonazione e la solubilità dei leganti biopolimerici in esame sono già state definite. Al contrario, scarseggiano i dati sulle costanti di protonazione delle antocianine. La formazione e la stabilità delle specie idrolitiche degli ioni metallici e organometallici sono in gran parte ben noti. Di recente sono stati riportati anche risulta