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I ricercatori della Princeton Engineering hanno trovato un modo per trasformare il bianco dell’uovo in un nuovo materiale in grado di rimuovere a buon mercato sale e microplastiche dall’acqua di mare.
I ricercatori hanno utilizzato i bianchi d’uovo per creare un aerogel, un materiale leggero e poroso che può essere utilizzato in molti tipi di applicazioni, tra cui la filtrazione dell’acqua, l’accumulo di energia e l’isolamento acustico e termico. Craig Arnold, Susan Dod Brown Professor of Mechanical and Aerospace Engineering a Princeton, lavora con il suo laboratorio per creare nuovi materiali, compresi gli aerogel, per applicazioni ingegneristiche.
Un giorno, seduto a una riunione di facoltà, ebbe un’idea. “Ero seduto lì, fissando il pane nel mio panino”, ha detto Arnold. “E ho pensato tra me e me: questo è esattamente il tipo di struttura di cui abbiamo bisogno.”
Così ha chiesto al suo gruppo di laboratorio di creare diverse ricette di pane mescolate con carbonio per vedere se potevano ricreare la struttura dell’aerogel che stava cercando.
Nessuno di loro ha funzionato bene inizialmente, quindi il team ha continuato a eliminare gli ingredienti mentre testavano, fino a quando alla fine sono rimasti solo i bianchi d’uovo.
“Abbiamo iniziato con un sistema più complesso”, ha detto Arnold, “e abbiamo continuato a ridurre, ridurre, ridurre, fino ad arrivare al nocciolo: erano le proteine negli albumi che portavano alle strutture di cui avevamo bisogno”.
I bianchi d’uovo sono un complesso sistema di proteine quasi pure che, quando liofilizzati e riscaldati a 900 gradi Celsius in un ambiente privo di ossigeno, creano una struttura di fili interconnessi di fibre di carbonio e fogli di grafene. In un articolo pubblicato il 24 agosto su Materials Today, Arnold e i suoi coautori hanno dimostrato che il materiale risultante può rimuovere sale e microplastiche dall’acqua di mare con un’efficienza rispettivamente del 98% e del 99%.
“I bianchi d’uovo funzionavano anche se venivano fritti prima sul fornello o montati”, ha detto Sehmus Ozden, primo autore dell’articolo. Ozden è un ex ricercatore associato post-dottorato presso il Princeton Center for Complex Materials e ora uno scienziato presso l’Aramco Research Center.
Nei test iniziali sono stati usati i normali albumi d’uovo acquistati in negozio, ma altre proteine simili disponibili in commercio hanno prodotto gli stessi risultati.
“Le uova sono interessanti perché sono facili da ottenere”, ha detto Arnold. Poiché anche altre proteine hanno funzionato, il materiale può potenzialmente essere prodotto in grandi quantità relativamente a buon mercato e senza influire sull’approvvigionamento alimentare.
Un passo successivo per i ricercatori, ha osservato Ozden, è perfezionare il processo di fabbricazione in modo che possa essere utilizzato nella purificazione dell’acqua su larga scala.
Il materiale ha vantaggi significativi perché è economico da produrre, efficiente dal punto di vista energetico da usare e altamente efficace. “Il carbone attivo è uno dei materiali più economici utilizzati per la purificazione dell’acqua. Abbiamo confrontato i nostri risultati con il carbone attivo, ed è molto meglio “, ha detto Ozden.
Rispetto all’osmosi inversa, che richiede un notevole apporto di energia e acqua in eccesso per il funzionamento, questo processo di filtrazione richiede solo la gravità per funzionare e non spreca acqua.
Il team sta anche esplorando altri usi legati allo stoccaggio e all’isolamento dell’energia.
Susanna Monti dell’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici e Valentina Tozzi dell’Istituto di Nanoscienze e del NEST-Scuola Normale Superiore hanno realizzato le simulazioni teoriche che hanno rivelato la trasformazione delle proteine dell’albume d’uovo nell’aerogel.
Immagine: Shaharyar Wani
