Preparazione di una membrana di acetato di cellulosa utilizzando il riciclaggio di mozziconi di sigaretta e studio della sua efficienza nella rimozione dei metalli pesanti dalla soluzione acquosa

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 20336 (2022) Citare questo articolo

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Questo studio ha studiato il riciclaggio dei mozziconi di sigaretta appena fumati (FCB) e dei filtri di sigaretta non fumati (UCF) in una membrana di acetato di cellulosa (CA). Entrambi i campioni sono stati preparati mediante una combinazione di sette marche di sigarette e il metodo dell'inversione di fase è stato utilizzato per riciclare ciascun campione in una membrana utilizzando N-metil-2-pirrolidone. È stata studiata l'efficienza delle membrane preparate per la rimozione di cromo, cadmio e piombo da una soluzione acquosa in un reattore ad osmosi diretta. I risultati hanno mostrato che entrambe le membrane avevano una superficie liscia e macrovuoti. Il flusso delle membrane preparate dal riciclo di UCF e FCB era rispettivamente di 14,8 e 13,2 LMH. La porosità e il sale inverso della membrana UCF erano del 61% e 3,5 gMH, mentre quelli della membrana FCB erano del 58% e 3,9 gMH. L'efficienza di rimozione del metallo osservata di entrambe le membrane era compresa tra l'85 e il 90%. Tuttavia, l'aumento della concentrazione dei metalli fino a cinque volte ha causato una leggera diminuzione dell'efficienza di rimozione (meno del 5%).

Quando negli anni '50 furono introdotte le prime sigarette con filtro per ridurre gli elementi nocivi inalati dai fumatori1, sembrava che questo tipo di sigaretta potesse controllare le conseguenze del fumo sulla salute. Le sigarette con filtro sono state in grado di ridurre il rischio di fumare grazie alla capacità del loro filtro di intrappolare i contaminanti dannosi del fumo di sigaretta2 e oggi rappresentano la forma più comune di consumo di tabacco in tutto il mondo3. Tuttavia, le sigarette con filtro hanno rappresentato un grave rischio ambientale. I mozziconi di sigaretta (CB), che spesso vengono gettati tra i rifiuti dopo aver fumato, sono ora riconosciuti come uno dei principali inquinatori ambientali che contaminano molti luoghi pubblici in tutto il mondo4. Ogni anno vengono abbandonati rifiuti oltre 4,5 trilioni di CB5, il che li rende uno dei rifiuti pericolosi più diffusi in tutto il mondo. Inoltre, si prevede che il numero di rifiuti organici abbandonati aumenterà fino a quasi 2 milioni di tonnellate all’anno nel mondo6.

Oltre all'elevato numero di CB, la loro dispersione nell'ambiente è un altro aspetto pericoloso di questi rifiuti pericolosi; inoltre, poiché molti fumatori scartano con noncuranza i CB, questi rifiuti sono stati considerati uno dei rifiuti più comuni nell'ambiente7,8,9,10. Di conseguenza, la gestione di questi rifiuti si trova ad affrontare gravi sfide pratiche, compresi gli alti costi della raccolta dei rifiuti organici11. Inoltre, non esiste una soluzione efficiente per la raccolta dei CB dagli ambienti urbani e dai luoghi pubblici come le spiagge12. Inoltre, i CB sono conosciuti come rifiuti pericolosi perché contengono migliaia di componenti chimici come metalli pesanti e tossine. Poiché questi contenuti nocivi spesso si diffondono nell'ambiente, i CB rappresentano una potenziale minaccia per l'ambiente, la salute umana e gli organismi locali13. Le sostanze chimiche che fuoriescono dai CB abbandonati sono un problema serio poiché portano all’inquinamento del suolo e dell’acqua. Infatti, la nicotina rilasciata da un mozzicone di sigaretta ha il potenziale di inquinare 1000 litri di acqua14. Inoltre, il percolato di CB è tossico per piante e animali. Le revisioni della letteratura hanno rivelato che i CB possono ridurre significativamente la crescita delle piante e modificare le dimensioni normali degli organi in alcuni animali15,16. Un'altra minaccia ambientale correlata ai CB abbandonati è il rischio di ingestione da parte di animali domestici e fauna selvatica17,18.

Pertanto, è essenziale cercare soluzioni efficaci per affrontare questo problema ambientale. Tuttavia, un'altra sfida associata alla gestione del CB è la limitazione dell'uso dei metodi convenzionali di smaltimento dei rifiuti come lo smaltimento in discarica e l'incenerimento. Entrambe le tecniche menzionate possono comportare il rilascio di sostanze chimiche pericolose nell'aria, nell'acqua e nel suolo e non sono suggerite come misura adeguata per gestire gli CB19. Tuttavia, negli ultimi anni sono stati pubblicati numerosi studi con risultati incoraggianti sul riciclaggio dei CB, come l'estrazione delle sostanze chimiche intrappolate nei CB per il controllo dei vettori20,21. Sono stati fatti numerosi tentativi in ​​questo campo, ad esempio, in studi precedenti sono stati studiati la produzione di supporti di biofilm utilizzati nel trattamento delle acque reflue22, adsorbenti di carbonio23,24, mattoni e asfalto25,26, assorbitori acustici27 e pasta di carta28 da CB.