Fotochimica per la depurazione dell’acqua.

Luigi Campanella, già Presidente SCI

La fotochimica sta vivendo una fase molto proficua con il numero sia dei lavori che dei team coinvolti in continua crescita.

Un settore che in particolare si fa continuamente leggere nei giornali scientifici e nei siti web di scienza e ricerca è quello della fotodegradazione applicata per rimuovere dalle matrici ambientali alcuni pericolosi composti smaltiti impropriamente.

Recenti esempi di queste applicazioni riguardano la fotodegradazione dei residui di farmaci dalle acque reflue. L’abuso di farmaci da parte dei cittadini ha comportato che con uno smaltimento improprio le acque di tutti i grandi fiumi europei hanno moltiplicato per 50 (in 30-40 anni) la loro concentrazione in residui di farmaci obbligando ad interventi correttivi anche in relazione alle raccomandazioni che in questo senso vengono dall’UE, visto che questi residui sfuggono agli impianti di depurazione e si riversano nei sistemi idrici.

 Un’altra classe di inquinanti a cui la fotodegradazione viene applicata con successo per rimuoverli è rappresentata dai composti fenolici, tossici per la salute umana ed animale, interferenti endocrini e cancerogeni persistenti, provenienti dalle acque reflue delle industrie chimiche che operano nei settori farmaceutico, agro-chimico, petrolchimico e cartario. La rimozione dei composti fenolici mediante fotodegradazione è considerata una tecnica ecofriendly per la generazione di acqua pulita. Una recente ricerca, per sperimentare nuovi e più efficienti catalizzatori, ha messo a punto un materiale a base di nano fibre composite contenenti poliacrilonitrile, nanotubi di carbonio e biossido di titanio ed ottenute mediante processi di elettrofilatura, attivo con luce UV.

Al di là dell’efficienza di valore competitivo, se non superiore, il nuovo sistema presenta il grande vantaggio che, al contrario dei catalizzatori, sotto forma di polvere micrometrica, alla fine del processo può essere recuperato, trattandosi di fibra, e riutilizzato.

La concorrenza più significativa alla fotodegradazione per la rimozione di composti indesiderati è probabilmente rappresentata dall’impiego di enzimi immobilizzati in un materiale simile alla sabbia descritto in due progetti europei PFS e De Pharm.

L’enzima può essere scelto di volta in volta in funzione del composto da degradare con i vantaggi che non viene richiesta energia supplementare e che, essendo gli enzimi catene amminoacidiche, si tratta di composti stabili e degradabili, rispettosi dell’ambiente ed a ridotto impatto ambientale, se confrontati ad altre installazioni per scopi simili.

Il risvolto negativo della medaglia di questi progressi è rappresentato dalle emissioni di gas serra che caratterizzano gli impianti di trattamento delle acque, in particolare metano e protossido di azoto, quest’ultimo è il terzo gas ad effetto serra come importanza dopo CO2 e  CH4. Si tratta di un gas che può persistere in atmosfera per 100 anni e più e che contribuisce per il 7% al riscaldamento climatico. I recenti accordi di Parigi hanno stabilito che queste emissioni da parte degli impianti di trattamento delle acque debbano essere ridotti e questa richiesta non ha una facile risposta per la mancanza di tecnologie capaci di risolvere un problema di per sé complesso. Recenti ricerche hanno evidenziato come la fase di aerazione sia quella cruciale richiedendo, ai fini della riduzione di protossido emesso, una gestione molto efficace. In effetti anche la fase anossica può dare il suo contributo: regolando la fonte esterna di carbonio si possono ottenere buoni risultati, da qui l’aggiunta intermittente delle acque reflue in entrata nel corso delle fasi anossiche consigliata ai fini della riduzione delle emissioni dall’impianto.

Water 2021, 13, 210. https://doi.org/10.3390/w13020210  Minimization of N2O Emission through Intermittent Aeration in a Sequencing Batch Reactor (SBR): Main Behavior and Mechanism

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111563

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