Considerazioni di sintes

In sintesi, vi sono osservazioni generali che di solito sono riportate in letteratura quando si tratta di rimuovere i MIE dalle acque potabili e che possono essere considerate essenziali per i professionisti che si avvicinano all’argomento.

Innanzitutto, l’efficienza di un processo di trattamento è strettamente correlata alle caratteristiche fisico-chimiche dei MIE target, alle condizioni della matrice acquosa e alle caratteristiche del carbone attivo, della membrana o dell’ossidante utilizzato (Huerta-Fontela et al., 2011). Pertanto, è necessaria un’analisi approfondita nelle condizioni operative reali per determinare il destino dei MIE negli impianti di trattamento e la sostenibilità economica della scelta.

Inoltre, non esiste un singolo trattamento che possa rimuovere efficacemente e completamente tutti i MIE in un unico passaggio, ad eccezione dell’osmosi inversa, che porta, tuttavia, ad un’alterazione spinta delle caratteristiche minerali dell’acqua destinata al consumo umano e implica costi operativi insostenibili nella maggior parte dei casi.

Dunque, un processo di rimozione efficace implica la progettazione di una filiera di trattamento comprendente una sequenza di processi selezionati considerando che la prestazione di ogni fase è determinata dall’efficacia delle fasi precedenti (Westerhoff

et al., 2005). Questa progettazione viene effettuata secondo l’approccio multi-

barriera, in base al quale la filiera di trattamento è costruita come una sequenza di barriere in cui i processi a monte possono comportare il miglioramento della qualità dell’acqua, la riduzione di composti interferenti o la rimozione preliminare dei MIE target, promuovendo in ogni caso l’efficienza dei successivi processi e la resilienza dell’intero sistema. Va sottolineato che questo approccio è di rilevante importanza per rimuovere contestualmente una molteplicità di MIE differenti e per ridurre i potenziali rischi generati dai singoli processi. Ad esempio, i processi di ossidazione chimica possono portare alla formazione di sottoprodotti, spesso non misurabili e/o misurati, le cui caratteristiche di tossicità sono spesso sconosciute (Fatta-Kassinos

et al., 2011): è quindi opportuno ricorrere a un adeguato post-trattamento. Secondo la

letteratura, le massime efficienze di rimozione dei MIE si possono ottenere applicando processi di ossidazione chimica seguiti da separazione a membrana. Tuttavia, è fondamentale sottolineare che i processi a membrana determinano semplicemente il trasferimento e la concentrazione degli inquinanti in un flusso concentrato e non la degradazione degli inquinanti; il flusso concentrato così prodotto richiede pertanto gestione e smaltimento adeguati. Inoltre, come già si è detto, la RO determina una significativa alterazione delle proprietà dell’acqua, eliminando in larga misura anche i sali, il che potrebbe comprometterne l’uso potabile. Infine, la RO è caratterizzata da elevati costi operativi, che spesso la rendono non sostenibile rispetto ad altri processi di trattamento: questo ha creato un consenso generale sul fatto che la RO sia adatta solo in situazioni particolari, come la produzione di acqua potabile da acque reflue. La NF può rappresentare una soluzione di compromesso, limitando alcuni degli svantaggi tipici della RO, ma allo stesso tempo ottenendo minori efficienze di rimozione dei MIE.

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Inquinanti Emergenti

Fig. 2.6 – Intervallo di efficienza di rimozione dei MIE per ossidazione con ozono o AOP riportate nelle risorse bibliografiche esaminate in funzione della matrice dell’acqua utilizzata negli esperimenti. In alternativa, la combinazione di ozonizzazione e adsorbimento su carbone attivo rappresenta una soluzione utile per migliorare l’efficienza di rimozione dei MIE e ridurre il rischio associato alla generazione di sottoprodotti (Reungoat et al., 2012). Questa modalità operativa induce l’attivazione biologica del carbone attivo (BAC, Biological

Activated Carbon), con conseguente adsorbimento e biodegradazione simultanei dei

composti organici. È efficace quando lo stadio di ozonizzazione è ben gestito, poiché si hanno due effetti opposti:

• l’ossidazione da parte dell’ozono di solito aumenta la biodegradabilità delle molecole migliorandone la biodegradazione da parte della biomassa adesa ai granuli di carbone attivo, particolarmente utile per ridurre la competizione della sostanza organica per i siti attivi; • l’aumento della biodegradabilità corrisponde di solito a una diminuzione dell’affinità tra

molecole e carbone attivo, riducendo l’estensione dell’adsorbimento e prolungando la vita utile del carbone attivo.

Inoltre, è necessaria una scelta attenta del carbone attivo, poiché la morfologia svolge un ruolo importante: i macropori sono fondamentali per consentire la crescita della biomassa, mentre i micropori devono essere presenti per l’adsorbimento dei MIE. Quando i parametri di processo sono impostati correttamente, il BAC rappresenta uno dei processi più promettenti ed economicamente fattibili.

In conclusione, le tecnologie discusse per la rimozione dei MIE mostrano vantaggi e svantaggi, riassunti in Tabella 2.6, che non definiscono alcuna di esse come la soluzione unica più appropriata. Pertanto, la selezione delle tecnologie adeguate ad un’efficace rimozione dei MIE e della filiera di trattamento ottimale, in cui le tecnologie sono integrate, è impegnativa e richiede una valutazione caso-specifica dei fattori di influenza.

2. Contaminazione e rimozione di microinquinanti emergenti nelle acque reflue e nelle

acque destinate al consumo umano

Tab. 2.6 – Principali vantaggi e criticità delle tecnologie di trattamento studiate per la rimozione di MIE.

Processo di trattamento Vantaggi Criticità

Assorbimento su carbone attivo • Processo ampiamente studiato • Migliore Tecnologia disponibile (BAT) già applicata già applicata a piena scala • Costi operativi limitati

• Facilità di gestione del processo

• Scarsa selettività verso i MIE in caso di competizione con altri composti organici con pesi molecolari simili • Pochi studi relativi alla dinamica di adsorbimento dei MIE

• Rigenerazione e smalrimento del GAC esausto

Separazione su membrana (NF, RO) • Elevata efficienza di rimozione verso quasi tutti i MIE investigati

• Facile up-grading

• Pre-trattamento dell’acqua necessario per prevenire lo sporcamento e migliorare la durata delle membrane • Trattamento e smaltimento del flusso concentrato • Ridotto flusso di permeato • Elevati costi d’investimento e operativi (energia) Ossidazione chimica e AOP • Elevata efficienza di rimozione verso

quasi tutte i MIE envestigati • Assenza di residui di processo da trattare o smaltire

• Pochi risultati di studiosu matrici acquose reali a piena scala • Condizioni testate in laboratorio su matrici sintetiche e necessarie per rimuovere i MIE spesso lontane dal campo di applicabilitò a piena scala • Generazione di sottoprodotti di ossidazione

• Costi operativi (energetici) elevati