Membrane track-etched (incisione nucleare)

Come si fabbricano

Un film sottile di policarbonato o PET viene attraversato da particelle cariche pesanti: ioni accelerati in un ciclotrone oppure frammenti di fissione prodotti in un reattore. Ogni particella lascia nel polimero una traccia di materiale danneggiato larga pochi nanometri.

Il film viene poi immerso in una soluzione alcalina calda, che scioglie le tracce molto più in fretta del polimero integro. Nascono così pori cilindrici passanti, il cui diametro cresce con il tempo di attacco. Il numero di pori per centimetro quadrato dipende dalla dose di irraggiamento.

La tecnica deriva dagli studi sulle tracce nucleari nei solidi condotti all’inizio degli anni Sessanta negli Stati Uniti, da cui nacquero le prime membrane commerciali di questo tipo.

Geometria del poro e conseguenze

Nelle membrane microporose comuni (esteri di cellulosa, PES, PVDF) i pori formano un labirinto tridimensionale. Nelle track-etched ogni poro è invece un canale quasi diritto attraverso il film. Ne derivano un taglio dimensionale netto e una superficie piana su cui le particelle restano tutte sullo stesso piano.

La porosità complessiva è bassa, perché i pori non devono sovrapporsi troppo. Per questo la portata per unità di superficie è inferiore a quella delle membrane microporose convenzionali: sono membrane da laboratorio, non da impianto.

Usi in microbiologia delle acque

La conta dei batteri per filtrazione su membrana prevista dai metodi normati (ad esempio UNI EN ISO 9308-1 per E. coli e coliformi, UNI EN ISO 7899-2 per gli enterococchi) usa di norma membrane in esteri di cellulosa da 0,45 µm, su cui le colonie crescono a contatto col terreno di coltura.

Le track-etched in policarbonato nero da 0,2 µm sono invece lo strumento tipico della conta diretta al microscopio a epifluorescenza: le cellule vengono colorate con un fluorocromo (come DAPI o SYBR Green) e, restando tutte sulla superficie piana del filtro, si contano facilmente. È una tecnica di ricerca e di indagine, non un metodo di controllo di legge.

Usi nell’analisi delle microplastiche

Per isolare microplastiche e altre particelle dall’acqua si filtrano volumi noti su supporti con superficie piana, poi analizzati al microscopio e con spettroscopia infrarossa (FTIR) o Raman.

Il policarbonato ha un proprio segnale spettrale, che può disturbare l’identificazione dei polimeri. Per questo, accanto alle track-etched (anche nella versione metallizzata in oro, adatta alla riflessione), si usano spesso filtri in ossido di alluminio, silicio o metallo. La scelta dipende dalla tecnica di misura e dalla dimensione minima delle particelle da contare.

Limiti tecnici

La portata è bassa e il film è sottile e delicato: le track-etched si usano su supporti per filtrazione da laboratorio e, nella maggior parte dei casi, una sola volta.

• Porosità superficiale bassa e quindi flusso ridotto rispetto alle membrane microporose
• Resistenza meccanica modesta: serve un supporto
• Il policarbonato non tollera molti solventi organici; il PET ha una resistenza chimica diversa
• Temperature d’uso e modalità di sterilizzazione dipendono dal materiale e dal produttore

Quando si usano

Le track-etched sono indicate quando serve un taglio dimensionale preciso e una superficie piana: microscopia diretta del materiale trattenuto, conte cellulari, raccolta di particelle per analisi, studi su dimensioni di particelle e microrganismi.

Non sono una tecnologia per trattare l’acqua di casa o di un acquedotto: potabilizzazione, pretrattamento dell’osmosi inversa e depurazione usano membrane di microfiltrazione e ultrafiltrazione polimeriche o ceramiche, progettate per portate elevate.