Tensioattivi, studio Università di Udine-Politecnico di Vienna

Ha conquistato la copertina di Langmuir, rivista scientifica internazionale di chimica, uno studio sui tensioattivi condotto dall'Università di Udine e dal Politecnico di Vienna. I tensioattivi sono sostanze utilizzate nei detersivi, nei detergenti e anche negli alimenti, nei cosmetici e nei farmaci. La ricerca ha riguardato il ruolo dei tensioattivi nelle miscele olio-acqua e i risultati ottenuti potrebbero aiutare a progettare prodotti più stabili ed efficienti. Per esempio, detergenti che puliscono meglio ed efficaci anche a basse temperature, alimenti che possono essere conservati più a lungo. Ma anche prodotti farmaceutici e cosmetici più efficaci e sicuri, fino a processi industriali più sostenibili, con minori sprechi di materie prime ed energia.

Dallo studio è stato osservato che quando si utilizzano tensioattivi lipofili, cioè che si sciolgono esclusivamente nell'olio, la concentrazione olio-acqua è più alta. Di conseguenza è maggiore la riduzione della tensione superficiale che si traduce in un effetto più marcato dei tensioattivi. Al contrario, con i tensioattivi idrofili la concentrazione olio-acqua è più bassa e l'effetto meno significativo.

I tensioattivi sono sostanze chimiche che riducono la tensione superficiale. Vengono aggiunti a sistemi bifase, come acqua e olio, per mantenerli stabili nella fase "gocce d'olio in acqua", evitando la separazione, cioè olio in superficie e acqua sotto.

L'esperimento è stato fatto con simulazioni numeriche in condizioni di flusso turbolento della miscela olio - acqua. In queste condizioni le gocce sono soggette a un moto caotico e irregolare. Per realizzarlo è stato utilizzato il supercomputer Leonardo, uno dei più potenti al mondo. Il computer è stato messo a disposizione dal consorzio interuniversitario Cineca e dall'impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni, lo European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU).

Lo studio è frutto della collaborazione tra il gruppo di ricerca di Fluidodinamica multifase del Dipartimento Politecnico di ingegneria e architettura dell'Ateneo friulano (Alfredo Soldati e Alessio Roccon) e quello dell'Istituto di meccanica dei fluidi e trasferimento di calore del Politecnico viennese (Francesca Mangani e Umberto Bau).

«Grazie alla fluidodinamica computazionale - spiega Alessio Roccon, docente di fluidodinamica dell'Ateneo friulano - siamo riusciti a osservare e comprendere in dettaglio i meccanismi con cui i tensioattivi si distribuiscono tra acqua e olio in condizioni turbolente, un aspetto quasi impossibile da indagare sperimentalmente. Questo lavoro dimostra come la simulazione numerica possa diventare uno strumento chiave non solo per avanzare la ricerca fondamentale, ma anche per aprire la strada a applicazioni pratiche: detergenti più efficaci e meno inquinanti, alimenti più stabili e sicuri, farmaci e cosmetici più performanti, fino a processi industriali più sostenibili e con minori sprechi di energia e materie prime».