MESSA A PUNTO DEI SISTEMI DI FILTRAGGIO, ANALISI DELLE MICROFIBRE RACCOLTE E ECODESIGN DEL FILTRO
Lo sviluppo e la validazione di un filtro innovativo per la frazione di fibre con dimensioni tra 80 e 5 μm, con un sistema di controllo progettato per la valutazione del grado di saturazione è il primo obiettivo del progetto: un filtro intelligente dotato di un sensore in grado di valutare la quantità di fibre trattenute e quindi di segnalarne la saturazione. Il sensore è basato su elettrodi stampati (screen printed electrode – SPE), applicati in punti strategici, in grado di determinare la quantità di microplastica trattenuta, dando una stima del suo grado di saturazione e di quando deve essere cambiato/pulito. Tale stima viene effettuata dagli elettrodi mediante misure di impedenza, ovvero di variazione di trasferimento di carica all’interfaccia elettrodica, quando viene applicato un piccolo segnale di Corrente Alternata all'interfaccia con un offset CC costante (Spettroscopia di Impedenza - EIS). Verrà identificata la frequenza della tensione alternata più opportuna che, una volta applicata, sia in grado di quantificare la microplastica adesa in modo proporzionale all’aumento della resistenza al trasferimento di carica sulla superficie degli elettrodi SPE. Inoltre questo tipo di misura viene effettuata in maniera differenziale (differenza tra un punto zero – nessuna microplastica – e il punto in cui la microplastica interagisce) e permetterà anche di definire il carico massimo del filtro e la sua saturazione (cioè quando deve essere cambiato). Le microfibre raccolte dal filtro verranno caratterizzate dal punto di vista morfologico (distribuzione delle dimensioni) e composizionale mediante tecniche di spettroscopia. Il sistema permetterà di valutare rese e qualità delle diverse frazioni di microfibre recuperate dal sistema di filtraggio delle acque reflue prodotte dal lavaggio di tessuti sintetici. Questa informazione, a sua volta, permetterà di valutare resa e qualità dei diamanti e la scalabilità del processo di up-cycling proposto. Questo consentirà, auspicabilmente, di individuare e caratterizzare in termini qualitativi e quantitativi una filiera di recupero delle microfibre in tempo utile per poter gestire un flusso di rifiuti che in pochi anni diventerà molto rilevante certamente per le utenze domestiche, ma potenzialmente anche per quelle industriali.
Globalmente, la ricerca prevede la realizzazione di un prototipo di laboratorio del sistema di filtraggio comprendente due oggetti sequenziali: il filtro meccanico (organizzato in due fasi, indicativamente da 80 micron e 5 micron), a cartuccia per intrappolare macro- e micro-fibre e il biofiltro, che contiene il consorzio microbico, per abbattere nutrienti e contaminanti. Il sistema sarà progettato in modo da semplificare le operazioni di auto-pulitura del filtro da 80 micron, di recupero delle frazioni composte da microfibre plastiche e di raccolta della biomassa del consorzio. Entrambi saranno progettati seguendo i principi del Life Cycle Design, basato sulla minimizzazione delle risorse, la scelta di materiali a basso impatto ambientale e riciclabili, l’ottimizzazione della vita del prodotto, l’estensione della vita dei materiali e la facilitazione del disassemblaggio a fine ciclo.