Abstract

Nel corso dell'ultimo cinquantennio, la nostra società ha fatto grande affidamento sulle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), che arricchiscono le nostre vite grazie a una straordinaria varietà di applicazioni, dall'agricoltura all'elettronica, passando per i cosmetici, i refrigeranti, gli utensili e i tessuti. Tuttavia, il loro approvvigionamento e il loro impiego risultano insostenibili: l'estrazione del fluoruro, ad esempio, infligge danni devastanti agli ecosistemi. I PFAS sono progettati per applicazioni monouso e sono scarsamente riciclabili; una volta smaltiti, si degradano per decenni in composti tossici caratterizzati da elevate capacità di migrazione e biomagnificazione. Ciò genera un inquinamento globale e persistente, associato anche a effetti legati al riscaldamento globale e alla riduzione dell'ozono. Per contro, la stabilità chimica dei PFAS potrebbe catalizzare un paradigma virtuoso a basse emissioni di carbonio e promuovere il miglioramento della salute globale. Tuttavia, la realizzazione di tale modello rende il riciclo un imperativo ineludibile.

Il progetto LOOP persegue questo paradigma avvalendosi di vernici fotoriduttive capaci di mineralizzare qualsiasi tipologia di PFAS in fluoruro riutilizzabile sfruttando la luce solare. Tale approccio supera i limiti dei catalizzatori ossidativi tradizionali, i quali risultano idonei alla degradazione dei soli PFAS dotati di funzionalità non fluorurate e unicamente sotto radiazione ultravioletta. L'obiettivo primario consiste nel recuperare il fluoruro in contesti reali, laddove la presenza di contaminanti organici e ossigeno ostacola la riduzione diretta dei legami carbonio-fluoro (C-F). A tal fine, LOOP implementerà una mineralizzazione selettiva degli inquinanti organici e dei PFAS mediante una progettazione rigorosa dei requisiti cinetici e termodinamici all'interno di giunzioni tra materiali semiconduttori e plasmonici. LOOP mira quindi a un efficiente riciclo del fluoruro, finalizzato ad attenuare la dipendenza da risorse minerali insostenibili e a mitigare l'eredità globale dell'inquinamento da fluorocarburi, ponendo al contempo le basi conoscitive essenziali per lo sviluppo di sistemi fotoriduttivi guidati dalla luce, con finalità sia di risanamento ambientale che di sintesi industriale.