Qual è uno dei più comuni modi di morire al mondo? Ancora oggi un sacco di gente muore perché non ha dell’acqua pulita da bere, soprattutto nei paesi del terzo mondo. L’acqua per essere potabile deve rispondere a determinati parametri fisici, chimici e biologici. Spesso i più mortali agenti inquinanti sono di origine biologica: batteri patogeni (es: Escherichia coli, Salmonella typhi, Vibrio cholerae), virus (adenovirus, enterovirus
Immagine fortemente ingrandita di una sezione di xilema, il tessuto vegetale responsabile della conduzione dell’acqua negli alberi.
, hepatitis, rotavirus), protozoi (giardia) e parassiti (Cryptosporidium). Il controllo della qualità dell’acqua è quindi una questione di prima necessità e ad oggi sono disponibili diverse tecniche che ci permettono di avere a disposizione dell’acqua potabile “disinfettata” cioè libera da agenti inquinanti biologicamente pericolosi: la clorinazione, la filtrazione, il passaggio a raggi UV, la pastorizzazione o l’ebollizione e il trattamento con l’ozono. Tutti trattamenti efficaci ma costosi o di difficile applicazione su larga scala o anche richiedenti frequente o complicata manutenzione.
Per tutti questi motivi l’invenzione di cui voglio parlarvi oggi ha un che di geniale.
Prendendo ispirazione dalla natura (che strano! :D) è stato creato un prototipo di filtro biologico che sfrutta dei pezzi di pianta, nello specifico un tessuto tipico delle piante vascolari e che è responsabile della conduzione dell’acqua e dei soluti: lo xilema. Le piante hanno evoluto questo specifico tessuto per offrire la minima resistenza all’ascesa della linfa senza però andare incontro a fenomeni di cavitazione (formazione di zone di vapore all’interno di un fluido). Questo scenario è realizzabile grazie alla presenza di nanopori, buchi sulle membrane di circa 500 nm perfetti anche per la filtrazione dei patogeni. Qundi perché non sfruttare questa capacità dello xilema per costruire dei filtri a costo zero?
Il filtro è stato creato pertendo da un ramo di Pinus strobus (tagliato con il permesso del proprietario,,tengono a sottolineare gli autori!) dal quale sono state tagliate delle sezioni da 1 cm di diametro e 2.5 cm di lunghezza e montate all’estremità di un tubo sigillandone i bordi.
A questo punto sono iniziate le misure per capire se questo tipo di filtro possa davvero essere utilizzato per ottenere acqua potabile. Per prima cosa hanno misurato il flusso attraverso il filtro applicando una pressione pari a quella gravitazionale (per evitare l’uso di pompe idrauliche) e per un 1 cm2 di filtro si misura un flusso di più di 4 litri al giorno sufficiente per soddisfare il fabbisogno quotidiano di acqua potabile per una persona. Il filtro è in grado di filtrare il 99.9% dei batteri ma non può filtrare nanoparticelle di 20 nm che è la dimensione dei virus più piccoli. Non si esclude che filtri ottenuti dallo xilema di piante diverse, quindi con nanopori più piccoli, o implementazioni che usino carbone come impregnante non possano migliorare questa prestazione.
Questo risultato dimostra l’incredibile potenziale di questi filtri vegetali nell’ottenere acqua libera da patogeni, potenzialmente utilizzabili in paesi in via di sviluppo o in condizioni di risorse limitate.
Sarà felice Bear Grylls.
Boutilier MS, Lee J, Chambers V, Venkatesh V, Karnik R. Water filtration using plant xylem. PLoS One. 2014 Feb 26;9(2)