Cancella le maree nere il primo sapone magnetico

Grenoble: una veduta generale dell’ILL (© Artechnique)

Grenoble (Francia). Nei giorni in cui viene raggiunto l’accordo tra il colosso British Petroleum e gli Stati Uniti per rimborsare i danni della marea nera e del peggiore disastro ambientale della storia americana (4,5 miliardi di dollari, multa record) arriva la notizia di una scoperta utile. Scienziati dell’Università di Bristol (Gran Bretagna), al termine di una ricerca condotta attraverso la diffusione dei neutroni all’Institut Laue-Langevin (ILL)* di Grenoble, hanno sintetizzato una nuova molecola di sapone contenente un sale di ferro che, in soluzione nell’acqua, reagisce a un campo magnetico. Lo sviluppo e l’utilizzo su larga scala di questa molecola potrebbe rivoluzionare certi prodotti industriali e permettere di ripulire i versamenti di petrolio in mare senza conseguenze per l’ambiente.

La ricerca di saponi sempre migliori (chiamati tensioattivi nel settore industriale) è in atto da molti anni con l’obiettivo di aumentare la loro capacità di sciogliere i grassi nell’acqua e poterli poi estrarre. Il team di Bristol ha operato, in un primo tempo, sui saponi fotosensibili, sul biossido di carbonio, sui cambiamenti del valore del pH, sulla temperatura e la pressione. Poi, per la prima volta, è stato sintetizzato un sapone che reagisce all’applicazione di un campo magnetico. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Angewandte Chemie.

Per produrre piccoli dipoli magnetici controllabili nel sapone, sono stati usati tensioattivi liquidi che inglobano un complesso metallico di transizione, composto da un metallo pesante qual è il ferro, legato a ioni di alogenuri, bromuri o cloruri. Ma si è sempre saputo che i loro centri metallici fossero troppo distanti l’uno dall’altro nella soluzione, impedendo le interazioni necessarie per l’attività magnetica.

Il team di scienziati di Bristol, guidati dal professore Julian Eastoe, ha sintetizzato il sapone magnetico aggiungendo ferro a tensioattivi inerti, ma che comprendevano ioni di cloruri o bromuri, molto simili a quelli normalmente usati nei prodotti per l’igiene personale o negli addolcenti. La presenza del ferro ha creato centri metallici all’interno delle particelle di sapone.

Sorgente neutronica più potente al mondo. Per collaudare le proprietà del nuovo sapone, è stato introdotto un magnete in una provetta da laboratorio riempita con una soluzione acquosa del sapone, ricoperta da un liquido organico meno denso. Sotto l’influenza del magnete, la soluzione del sapone ricco di ferro ha superato l’effetto della gravità e della tensione superficiale tra l’acqua e l’olio e ha attraversato il solvente organico per attaccarsi alla fonte del magnetismo, dimostrando così le proprietà magnetiche.

Grenoble: ricercatori dell’ILL al lavoro nel laboratorio dove si sperimenta il sapone magnetico (© A.Cheziere / Science Figaro)

Dopo avere sintetizzato il sapone e dimostrato le sue proprietà magnetiche, il team di Bristol ha portato il campione allo ILL, che utilizza la sorgente neutronica più potente al mondo, per verificare la struttura che sta alla base delle proprietà singolari del sapone stesso.

La dottoressa Isabelle Grillo, responsabile dei laboratori chimici dello ILL ha così spiegato: “Le dimensioni delle particelle in soluzione sono molto piccole ed è alquanto difficile evidenziarle attraverso la diffusione di luce. Al contrario, la diffusione neutronica ad angoli minimali è una tecnica molto utilizzata per studiare la struttura dei materiali con dimensioni tipicamente comprese tra il nanometro e il decimo di nanometro”.

Applicazioni molto ampie. Le possibilità applicative di questi surfattanti magnetici sono ampie. La loro reattività a stimoli esterni permette di modularne parecchie proprietà quali la conduttività elettrica, il punto di fusione, le misure e la forma degli aggregati, la solubilità in acqua. Di solito, queste proprietà, che determinano le applicazioni industriali dei saponi, vengono controllate modificando conduttività, pH, pressione o temperatura: si tratta di processi costosi, che possono modificare irreversibilmente la composizione del sistema.

Le proprietà magnetiche facilitano l’associazione tra le molecole e la loro estrazione. Questo fa ben sperare per applicazioni nell’eliminazione di inquinanti e nel trattamento delle acque. Esperimenti scientifici che richiedono un controllo preciso delle goccioline di liquido potrebbero diventare più agevoli aggiungendo queste molecole e applicando un campo magnetico.

Il prof. Eastoe ha così riassunto la ricerca: “Da un punto di vista puramente scientifico, questi tensioattivi liquidi ionizzati sono poco comuni in quanto la maggioranza dei dipoli magnetici sono metallici. Questa “stranezza” rende la scoperta particolarmente interessante. Dal punto di vista commerciale, le molecole non sono ancora pronte per essere formulate in prodotti per la casa, ma, avendo provata la possibilità di realizzare saponi magnetici, gli sviluppi futuri potranno ricreare questo stesso fenomeno con molecole di maggior praticità commerciale, dedicate a tutta una serie di applicazioni che vanno dal trattamento delle acque ai prodotti industriali per la pulizia”.

Peter Dowding, un chimico che opera nell’industria e non è implicato in questa ricerca, ha commentato: “Ogni sistema che agisce solamente sotto l’influsso di stimoli esterni senza che ne venga modificata la composizione, rappresenta un progresso significativo perché rende possibile la sintesi di prodotti che agiscono solamente quando se ne ha effettivo bisogno. La facilità di ritirare facilmente il tensioattivo amplia le applicazioni possibili alle aree di elevata sensibilità ambientale come il trattamento delle maree nere, per le quali l’uso dei saponi aveva sollevato ampie riserve in passato”.

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