Rimozione efficace e sostenibile del blu di metilene dalle acque reflue usando la torta di nocciolo di palma

Trasformare gli avanzi agricoli in alleati per l’acqua pulita

Indumenti e tessuti colorati nascondono un costo: coloranti vivaci e duraturi che possono persistere in fiumi e laghi per anni. Uno di questi coloranti, il blu di metilene, è ampiamente usato e può danneggiare pesci, ecosistemi e persino la salute umana se si accumula nelle acque. Questo studio esplora un alleato inaspettato contro questa forma di inquinamento: la torta di nocciolo di palma, un sottoprodotto a basso valore dei frantoi di olio di palma, e valuta se questo materiale vegetale residuo possa rimuovere il blu di metilene dalle acque reflue in modo economico e sicuro.

Perché l’acqua colorata è un problema in crescita

Le fabbriche tessili usano grandi quantità di coloranti sintetici per tingere i tessuti e spesso scaricano acque reflue calde e fortemente colorate nei corsi d’acqua vicini. Anche quantità minime di questi coloranti sono visibili a occhio nudo, e molti sono tossici o sospettati cancerogeni. In particolare il blu di metilene può influenzare la respirazione, la chimica del sangue e la salute di pelle e tessuti se persone o animali vi sono esposti. I metodi convenzionali di depurazione, come l’ossidazione avanzata o il carbone attivo commerciale, possono funzionare bene, ma sono spesso costosi, ad alta intensità energetica e difficili da rigenerare, il che limita il loro impiego nelle regioni che più necessitano di un migliore trattamento delle acque.

Un uso semplice per un materiale di scarto trascurato

La torta di nocciolo di palma è prodotta in grandi quantità quando l’olio di palma viene estratto dai semi, soprattutto nel Sud-est asiatico. Gran parte viene impiegata come mangime di qualità bassa o scartata. In questo lavoro i ricercatori hanno testato la torta di nocciolo di palma grezza e non modificata come adsorbente, cioè un materiale solido in grado di catturare e trattenere molecole dall’acqua. Hanno macinato, lavato e asciugato il materiale, quindi hanno miscelato quantità note con soluzioni di blu di metilene a diverse concentrazioni, livelli di acidità e temperature. Senza alcuna attivazione chimica, il materiale ha rimosso fino all’81% del colorante a un pH leggermente alcalino di 8 in circa 90–120 minuti, dimostrando che un residuo agricolo economico può schiarire considerevolmente acque inquinate.

Come il colorante si lega alle particelle vegetali

Per capire cosa avviene sulle superfici delle particelle, il team ha combinato diversi tipi di analisi. Le immagini microscopiche hanno mostrato che la torta di nocciolo di palma ha una struttura ruvida e porosa che offre molte nicchie interne in cui le molecole di colorante possono occupare spazio, e che questa texture risulta rivestita dal colorante dopo il trattamento. La spettroscopia infrarossa ha rivelato gruppi chimici di origine vegetale come unità carbossiliche e idrossiliche che possono portare cariche negative in acqua. Poiché il blu di metilene possiede una carica positiva permanente, è fortemente attratto da questi siti negativi, permettendo alle forze elettrostatiche di richiamare le molecole di colorante sulla superficie. Ulteriori interazioni, inclusi legami a idrogeno e impacchettamenti tra anelli aromatici planari del colorante e del materiale vegetale, contribuiscono a trattenere il colorante mentre diffonde nei pori.

Misurare capacità, velocità ed energia

I ricercatori hanno impiegato modelli matematici ampiamente accettati per interpretare quanta tinta il materiale può trattenere e quanto rapidamente agisce. Un’equazione nota come isoterma di Langmuir ha dato il miglior fit dei dati e ha previsto un limite teorico superiore di circa 151,5 milligrammi di blu di metilene per grammo di torta di nocciolo di palma in condizioni ideali, sebbene la capacità misurata nelle soluzioni testate fosse più bassa, pari a 4,8 milligrammi per grammo. Le misure nel tempo hanno seguito un cosiddetto andamento pseudo-secondo ordine, che in questo caso indica che le molecole di colorante diffondono gradualmente nell’interno delle particelle più che reagire chimicamente. I calcoli dell’energia di attivazione e di altre grandezze termodinamiche hanno mostrato che il processo è spontaneo ma lieve ed è dominato da forze fisiche piuttosto che da forti legami chimici, il che facilita la pulizia e il riutilizzo del materiale.

Riutilizzabilità incorporata per l’uso pratico

Perché un materiale filtrante sia davvero utile in un impianto di trattamento, deve resistere a molti cicli d’uso. Il team ha quindi caricato ripetutamente la torta di nocciolo di palma con il colorante e l’ha poi risciacquata con soluzioni acide e basiche per rimuovere il colorante. Dopo quattro cicli completi di adsorbimento e desorbimento, il materiale ha mantenuto circa il 96,5% della sua capacità originale di rimozione del colorante, indicando che la sua struttura e la chimica superficiale restano in gran parte intatte. Questa resilienza, insieme al basso costo e all’abbondanza della torta di nocciolo di palma e all’assenza di pretrattamenti chimici, indica una via pratica per trasformare un flusso di rifiuto agricolo in uno strumento locale per depurare le acque reflue tessili.

Cosa significa per fiumi più puliti

In termini pratici, lo studio mostra che un sottoprodotto economico della produzione di olio di palma può fungere da spugna riutilizzabile per alcune molecole di colorante blu in acqua. Il colorante si aggrappa alle particelle vegetali tramite attrazioni elettriche e molecolari dolci mentre penetra nei loro pori, e questo legame è abbastanza forte da rimuovere gran parte del colore ma sufficientemente debole da permettere il lavaggio e il riutilizzo del materiale. Pur richiedendo ulteriori studi per testare concentrazioni di colorante più elevate, sistemi in flusso e effluenti industriali reali, i risultati suggeriscono che materiali una volta considerati rifiuti potrebbero contribuire ad affrontare in modo più sostenibile ed economico l’inquinamento visibile e dannoso da coloranti.

Citazione: D.M., R.P., Haizul Akma, W.S., Krishnaiah, D. et al. Effective and sustainable methylene blue removal from wastewater using palm kernel cake. Sci Rep 16, 15264 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45652-5

Parole chiave: blu di metilene, torta di nocciolo di palma, acque reflue tessili, adsorbimento, rifiuti agricoli