Rimozione di contaminanti emergenti dalle acque reflue mediante adsorbimento

Abstract

La presenza di contaminanti non convenzionali, all’interno di acque superficiali e reflue, costituisce una problematica di notevole interesse in ambito tecnico-scientifico, in relazione agli effetti tossici che tali composti potrebbero produrre sull’ambiente e sulla salute umana. Infatti, a causa delle loro caratteristiche chimico-fisiche, alcuni di essi sono in grado di causare la distruzione del sistema endocrino nonché di incidere sul sistema ormonale di sviluppo degli organismi acquatici e della fauna in generale. Tali contaminanti prendono il nome di composti emergenti, poiché ancora non normati o in fase di valutazione dei limiti. Gli effluenti degli impianti di depurazione costituiscono una delle principali fonti di contaminazione da microinquinanti delle acque superficiali. Centinaia di tonnellate di sostanze farmaceutiche affluiscono agli impianti di depurazione delle acque reflue ogni anno: tuttavia, l’inefficacia dei convenzionali sistemi di trattamento a fanghi attivi rispetto alla loro rimozione contribuisce alla loro diffusione nell’ambiente. Da qui la necessità di implementare gli impianti di depurazione con trattamenti avanzati, trattamenti terziari delle acque reflue, in grado di migliorare le efficienze di rimozione. I processi di trattamento avanzato delle acque reflue, pur essendo raramente impiegati a scala reale per gli eccessivi costi di investimento e gestione ad essi connessi sono oggetto di numerosi studi. Tecnologie come l’ozonizzazione, l’ossidazione avanzata, la filtrazione su membrana e l’adsorbimento si configurano come sistemi in grado di migliorare la rimozione di contaminanti emergenti dalle acque reflue. In particolare, i processi di ossidazione avanzata (AOPs) pur essendo efficaci nella rimozione di microinquinanti, se non condotti adeguatamente, possono determinare la formazione di prodotti di reazione intermedi, spesso più tossici dei composti di partenza. La tecnologia a membrane, invece, risulta estremamente efficace nel trattamento di tali inquinanti, ma gli elevati costi gestionali ne limitano, al momento, l’applicazione a scala reale. Al contrario, i processi di adsorbimento non determinano la formazione di sottoprodotti tossici e sono caratterizzati da costi minori, se comparati con le membrane e gli x AOPs. Il principale svantaggio connesso all’implementazione del processo di adsorbimento è legato ai costi di rigenerazione del materiale adsorbente impiegato, soprattutto qualora si realizzi mediante un processo termico, a causa del consumo di energia ed al trasporto off-site. In questa attività di ricerca è stato studiato un adsorbente non convenzionale, il biossido di titanio (TiO2) in forma granulare, nella rimozione per adsorbimento di blu di metilene, solitamente utilizzato come composto modello nella rimozione di contaminanti organici ad elevato peso molecolare, come sono appunto la maggior parte dei microinquinanti. Il materiale, anche se non ha permesso di raggiungere percentuali di rimozione simili a quelle del carbone attivo granulare, sembra essere un adsorbente promettente se si pensa che può essere rigenerato mediante radiazione solare, contenendo, quindi, i costi relativi alla rigenerazione mediante trattamento termico. Per quanto riguarda lo studio del processo di adsorbimento per la rimozione dalle acque reflue di composti endocrini (EDCs), composti farmaceutici e prodotti per la cura e l’igiene personale (PPCPs), le prove sono state effettuate utilizzando i soli carboni attivi. Le prove in colonna a scala di laboratorio hanno evidenziato che l’adsorbimento è un processo idoneo alla rimozione di contaminati emergenti caratterizzati da proprietà di idrofobicità e lipofilia. Infatti, le prove hanno evidenziato che la rimozione di tali inquinanti tramite adsorbimento è correlata principalmente al coefficiente di ripartizione acqua-ottanolo Log KOW. Nel caso delle acque reflue, la rimozione è stata influenzata negativamente dalla presenza di sostanza organica che compete con i composti oggetto di studio per l’occupazione dei siti di adsorbimento. Nelle prove a scala pilota e a scala reale, l’adsorbimento ha dimostrato essere un processo efficace per la rimozione dei composti emergenti permettendo il raggiungimento di percentuali di rimozione maggiori di quelle riscontrate in un impianto convenzionale a fanghi attivi. [a cura dell'autore]