Molte sostanze nocive nelle acque reflue resistono ostinatamente alla decomposizione degli impianti di trattamento biologico delle acque reflue. I ricercatori di Fraunhofer hanno sviluppato un sistema di reazione fotochimica in cui l'acqua può essere trattata in modo affidabile a velocità di flusso elevate mediante luce UV senza dover aggiungere catalizzatori chimici. Presenteranno un primo prototipo industriale all'IFAT di's di quest'anno a Monaco, dal 5 al 9 maggio.
Ci sono numerose cose nelle nostre acque reflue che non dovrebbero finire nell'ambiente, ma gli impianti di trattamento delle acque reflue rimuovono solo una parte di questi contaminanti. In particolare, i batteri comunemente impiegati nella fase di trattamento biologico non hanno effetto sulle sostanze persistenti, tra cui i composti idrocarburici altamente stabili. Il risultato: residui di detergenti, pesticidi e sostanze farmacologiche raggiungono le acque ambientali. Il carico di questo tipo di sostanze nocive nel Mare del Nord, ad esempio, è già oggi chiaramente misurabile.
I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria interfacciale e la biotecnologia IGB di Stoccarda, insieme a partner industriali internazionali, hanno ora sviluppato un nuovo sistema di reazione chimica che abbatte questi tipi di molecole resilienti e nocive in modo completo ed efficiente, senza dover aggiungere sostanze chimiche come il perossido di idrogeno, per esempio. Invece, i ricercatori stanno essenzialmente utilizzando il"auto-guarigione" potere dell'acqua aiutato dalla fotolisi (aka dissociazione fotochimica). Il principio della fotolisi si basa sulla scissione delle molecole d'acqua mediante fotoni. Più corta è la lunghezza d'onda della luce, più alti sono i fotoni' energia. I ricercatori utilizzano quindi sorgenti luminose in questo sistema che emettono luce UV esclusivamente nella regione di 172 nanometri, ovvero fotoni estremamente energetici. Non appena questi fotoni entrano in acqua, dividono le molecole di H2O, formando come risultato radiali idrossilici altamente reattivi."Questi composti idrossilici hanno un potenziale di reazione ancora più alto dell'ossigeno atomico, per esempio. Sono quindi in grado di decomporre composti idrocarburici anche molto stabili contenuti in residui nocivi," spiega Siegfried Egner, capo del dipartimento Physical Process Technology di IGB.
Controllo del movimento dell'acqua
C'è un problema, tuttavia: questo processo avviene solo nelle immediate vicinanze dell'emettitore UV, un elemento di vetro piatto rettangolare posizionato nel recipiente del reattore. Quando viene applicata energia all'elemento, i radicali idrossilici formano un sottile strato limite reattivo profondo solo circa 50 micrometri che circonda la superficie esterna del vetro. Per essere sicuri che nessuna particella nociva fuoriesca non trattata, l'acqua deve essere diretta in modo controllabile e verificabile attraverso questo strato limite: un compito davvero difficile. Da un lato, devi assicurarti che l'intero contenuto del recipiente del reattore sia trattato. Dall'altro, i ricercatori vorrebbero essere il più certi possibile che ogni singolo radicale ossidrile formato venga utilizzato anche per una reazione chimica. Questo perché i radicali idrossilici estremamente reattivi hanno una vita estremamente breve. Se no"fresco" le molecole con cui reagiscono durante questo intervallo di tempo, l'energia dei radicali idrossili non viene utilizzata. Gli esperti di Stoccarda sono riusciti a controllare il movimento dell'acqua in modo così preciso che tutto il contenuto del recipiente del reattore viene trattato in modo affidabile ed altamente efficiente.
Il primo prototipo industriale, che ha una portata di 2,5 metri cubi all'ora, sarà mostrato dai ricercatori e dai loro partner industriali in fiera."Una certa variazione è normale, poiché la velocità di lavorazione dipende ovviamente anche dal grado di contaminazione," spiega Egner. Per essere sicuri che l'acqua venga effettivamente scaricata solo se la sua qualità è impeccabile, l'unità è dotata di un meccanismo di sicurezza aggiuntivo. Un sistema di sensori si trova proprio alla porta di scarico che monitora l'acqua per le sostanze nocive. L'acqua viene scaricata solo quando le impurità scendono al di sotto di un valore massimo consentito. L'intera unità è completamente automatica e programmabile, ad esempio può essere accesa e spenta a seconda delle tariffe elettriche offerte.
Fonte della storia:
Materialifornito daFraunhofer-Gesellschaft.Nota: il contenuto può essere modificato per stile e lunghezza.
