L’acqua potabile è diventata sempre più un bene da preservare, proteggere ma – allo stesso tempo – garantire. Per questo motivo, la decontaminazione delle acque reflue è un processo trasformatosi in necessità sia nel contesto urbano e industriale. Quest’ultimo è sicuramente il settore più impattante se si parla di acque reflue ma, allo stesso tempo, è anche il contesto in cui si inseriscono più studi e progetti per riguardanti la decontaminazione dell’acqua.
Gran parte del lavoro e delle ricadute su questo fronte, in Italia, provengono dai laboratori di ricerca. Ne è un esempio “Ozonazione di acque reflue cariche di ammonio” del Politecnico di Torino. Il brevetto, pensato e sviluppato dalla Prof.ssa Barbara Ruffino e dalla Prof.ssa Mariachiara Zanetti, ha lo scopo di trattare le acque reflue di origine industriale attraverso un processo di ozonazione, senza generare nitrato e con un basso impatto ambientale.
La tecnologia, presente sulla piattaforma Knowledge Share, è stata la vincitrice della 1^ edizione del KS Awards come brevetto più visualizzato nella versione inglese della piattaforma nel 2022. Per questo motivo abbiamo intervistato le Prof.sse Ruffino e Zanetti per conoscere meglio il progetto.
Quali sono i vostri background e ruolo/interessi nel mondo della ricerca?
Barbara Ruffino: sono laureata in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio (2002) ed ho conseguito un dottorato in Geoingegneria Ambientale (2006). Dal 2018 sono professoressa associata in Ingegneria Sanitaria Ambientale. Oltre che di trattamento delle acque primarie e reflue, principalmente con processi di ossidazione avanzata (come nel caso del brevetto) e processi biologici, mi occupo di valorizzazione di fanghi e rifiuti. Ho avuto occasione di approfondire le tematiche legate al processo oggetto del brevetto in occasione di un contratto di ricerca stipulato con Sodai Italia S.p.A. e di un periodo di ricerca effettuato presso la University of Washington di Seattle (2015).
Mariachiara Zanetti: Professore Ordinario di Ingegneria Sanitaria Ambientale presso il Politecnico di Torino Dipartimento DIATI. Sono referente di numerosi contratti di ricerca stipulati con grandi aziende e piccole medie imprese volti a trovare soluzioni per la gestione di acque, emissioni e rifiuti pienamente compatibili con l’ambiente e a costi sostenibili. Il brevetto messo a punto con la prof. Ruffino è volto a incentivare il riutilizzo delle acque in azienda al fine di consentire una minimizzazione del consumo idrico.
“OZONAZIONE DI ACQUE REFLUE CARICHE DI AMMONIO”: dall’idea alle potenzialità di mercato.
Il processo oggetto del brevetto affina e migliora un precedente processo sviluppato da ingegneri giapponesi. Il principio su cui si basa il processo consiste nell’ossidazione dell’azoto ammoniacale ad azoto gassoso da parte dell’ozono, coadiuvato dallo ione bromuro. Lo ione bromuro migliora l’efficienza dell’ozonizzazione. Infatti, il processo tradizionale di ossidazione dell’azoto ammoniacale da parte dell’ozono ha due principali svantaggi: (i) è piuttosto lento, (ii) converte l’azoto ammoniacale in azoto nitrico, non determinando, di fatto, la rimozione dell’azoto dall’acqua ma modificando soltanto il suo stato di ossidazione. Il processo di ozonizzazione coadiuvato dallo ione bromuro converte l’azoto ammoniacale in azoto gassoso, che è così definitivamente allontanato dall’acqua reflua, similmente a quanto avviene nel processo biologico di nitrificazione- denitrificazione.
Il processo di ozonizzazione coadiuvato dallo ione bromuro ha però un effetto collaterale, ovvero la generazione di ione bromato che è classificato nel gruppo 2B, cioè possibile cancerogeno per l’uomo. Tale effetto sconsiglia l’applicazione del processo oggetto del brevetto alle acque potabili ed è il motivo per cui esso è principalmente rivolto al trattamento delle acque reflue industriali (ad es. reflui del processo di assorbimento dell’ammoniaca) in modo da incentivarne il riutilizzo.
Come funziona “OZONAZIONE DI ACQUE REFLUE CARICHE DI AMMONIO” e come migliora lo “status quo” delle tecnologie attualmente utilizzate?
L’obiettivo delle ricerche che hanno portato allo sviluppo del brevetto era rivolto a determinare le condizioni al contorno del processo che garantissero, al contempo, un’eliminazione efficace dell’azoto ammoniacale mantenendo la concentrazione di ione bromato il più bassa possibile. Gli studi eseguiti hanno dimostrato che tale obiettivo è perseguibile in acque che contengano esclusivamente azoto ammoniacale e specie inorganiche (meglio se ad effetto tampone, cioè capaci di contrastare la inevitabile diminuzione di pH provocata dall’ossidazione dell’azoto ammoniacale). Rimangono però delle incognite legate al ruolo delle sostanze organiche, naturali o di sintesi, nella formazione del bromato nel processo di ozonizzazione coadiuvato dallo ione bromuro. Studi preliminari condotti nell’ambito del progetto PoC (finanziato dalla Compagnia di Sanpaolo nel 2017 e finalizzato ad una migliore comprensione delle potenzialità e dei limiti del processo) hanno dimostrato che alcune sostanze organiche sono ininfluenti sulla generazione del bromato, mentre altre ne esaltano la generazione.
Avanzamento del progetto ad oggi e piani per il futuro: cosa state cercando? Ci sono state richieste di applicazioni in altre tipologie di acque reflue oltre a quelle industriali?
Come già detto, l’interesse principale del processo brevettato è relativo al trattamento delle acque reflue industriali ma può anche rivestire un ruolo di rilievo nell’ambito dell’affinamento della qualità delle acque reflue, pre-trattate con processi convenzionali, allo scopo di essere riutilizzate in ambito industriale o agricolo. Il riutilizzo delle acque, in un momento storico di riduzione della disponibilità delle acque primarie e della necessità di salvaguardare tali acque, specie se di qualità elevata, per scopi potabili, è tematica sicuramente strategica e meritevole di approfondimenti.
Per sapere di più su “OZONAZIONE DI ACQUE REFLUE CARICHE DI AMMONIO”, visita il brevetto su KS: Ozonazione di acque reflue cariche di ammonio | Knowledgeshare (knowledge-share.eu)