I microinquinanti organici emergenti (MOE) sono contaminanti presenti nei comparti ambientali in concentrazione molto bassa, dell¿ordine del ng/L o ¿g/L, e per i quali le conoscenze risultano ancora limitate in quanto le tecniche analitiche ne hanno consentito la determinazione solo negli ultimi tempi.
Il comportamento ed il destino dei MOE nell¿ambiente è un tema di grande interesse, poiché essi possono generare effetti negativi sulla salute dell¿uomo e sull¿ecosistema. In particolare, grande attenzione viene posta sugli impianti di depurazione in quanto considerati fra le principali fonti di rilascio nell¿ambiente, dal momento che i processi di trattamento in essi presenti non sono in grado di rimuovere i MOE o li rimuovono solo in parte.
Nell¿ampia classe dei MOE, gli studi più recenti si sono concentrati sui composti organici perfluorurati (POF), a causa della loro persistenza, capacità di bioaccumulo e tossicità. In diverse parti del mondo, come anche in Italia, sono state rinvenute aree contaminate da elevate concentrazioni di POF, ed evidenziati effetti negativi sulla salute della popolazione residente nelle vicinanze.
Obiettivo del presente progetto è la valutazione dei processi di rimozione e trasformazione dei PFOS e PFOA negli impianti di depurazione per reflui civili. Fra i PFO, sono stati scelti il PFOS e PFOA a causa della loro maggiore diffusione. In particolare, il presente progetto si pone come obiettivi:
1) determinare la percentuale ed i meccanismi di rimozione nei reattori biologici a fanghi attivi, che rappresentano la fase principale di trattamento;
2) valutare se, attraverso la modifica dei parametri di gestione, è possibile incrementare l¿efficienza di rimozione negli impianti esistenti;
3) approfondire gli studi sull¿adsorbimento come processo da inserire negli impianti di depurazione esistenti per aumentarne l¿efficienza di rimozione.
In tempi recenti, è divenuta sempre più urgente la necessità di approfondire il quadro delle conoscenze sulle proprietà dei PFO ed i loro effetti sulla salute dell¿uomo e sull¿ambiente. Questi studi sono stati stimolati anche dalla scoperta in diverse parti del mondo, come in Italia (ad es. nel Veneto), di aree caratterizzate da elevata contaminazione da PFO nelle acque di falda. E¿ stata anche evidenziata una correlazione fra tale contaminazione e l¿incremento dei casi di malattia fra i residenti delle aree approvvigionate da tali fonti.
Da quanto sopra, emerge evidente la necessità di continuare ed approfondire gli studi per ottenere un quadro sempre più esaustivo delle conoscenze riguardo i PFO; risulta altresì necessario, parallelamente, adottare misure ed azioni per il controllo della loro presenza nell¿ambiente, al fine di mitigarne gli effetti negativi.
Dall¿analisi della letteratura scientifica attualmente disponibile sulle tecniche di abbattimento dei PFOS e PFOA in matrici acquose (acque reflue e acque superficiali da destinarsi al consumo umano), si evince che i processi convenzionali normalmente adottati negli impianti di trattamento (chiari-flocculazione, sedimentazione, filtrazione a sabbia, ossidazione chimica) non sono in grado di avere effetti significativi nella loro rimozione. Ad esempio, si riporta che tra i trattamenti chimico-fisici, la coagulazione assistita, basata sull¿impiego di elevati dosaggi di coagulante, è in grado di rimuovere fino al 30% di PFOS e al 20% di PFOA. Va evidenziato come tali dati siano stati acquisiti solo di recente e mediante prove di laboratorio; essi quindi necessitano di ulteriori conferme anche alla scala reale.
Allo stato attuale delle conoscenze, due tecniche hanno fornito risultati positivi a livello impiantistico: l¿adsorbimento su carbone attivo in polvere (PAC) o granulare (GAC) e la filtrazione attraverso membrane di nano filtrazione ed osmosi inversa.
Per quanto riguarda la prima tecnica, è stato dimostrato che l¿efficienza di adsorbimento varia in funzione della concentrazione della sostanza organica naturale (NOM) presente nel mezzo acquoso, delle caratteristiche strutturali del carbone attivo, della temperatura di esercizio, come anche della natura chimica dei PFO.
Per quanto attiene i processi di nanofiltrazione ed osmosi inversa, studi di laboratorio hanno evidenziato la possibilità di abbattere fino al 99.9% della concentrazione iniziale di PFO, con efficienze variabili in relazione alle caratteristiche della membrane e dei contaminanti. Va in questo caso considerato il problema dello sporcamento progressivo delle membrane (fouling) che ne riduce l¿efficienza, come anche i costi legati ai consumo energetici ed al trattamento e smaltimento del concentrato.
Per quanto riguarda i processi biologici, molto rari sono gli studi presenti in letteratura che riportano le efficienze di rimozione nei reattori a fanghi attivi degli impianti di depurazione per reflui civili. D¿altro canto conoscere il destino dei PFO in tali impianti sarebbe di estrema utilità per valutare il carico residuo nell¿effluente e nei fanghi di supero: essendo queste correnti rilasciate nell¿ambiente, determinare il loro contenuto in PFO consentirebbe di valutare il potenziale effetto negativo che esse hanno quando allontanate dall¿impianto.
Alla luce di quanto sopra risulta evidente la necessità di approfondire lo studio sui processi di trattamento delle correnti contaminate da PFOS e PFOA negli impianti di depurazione, al fine di verificare se le unità esistenti siano in grado di rimuoverli ed in quale percentuale, anche al variare dei parametri operativi e delle caratteristiche della corrente influente. In particolare, è importante valutare la risposta della biomassa dei reattori biologici nei confronti di tali contaminanti; risulta altresì necessario determinare se la presenza dei PFOS e PFOA esercita effetti di inibizione sui processi biologici di rimozione del carbonio e dell¿azoto, che rappresentano attualmente i principali obiettivi della depurazione.
Infine, è necessario investigare l¿efficienza del processo di adsorbimento, come alternativo rispetto al biologico, o anche da adottare in combinazione, per ridurre il carico residuo in uscita dagli impianti. In questo caso, è opportuno considerare diverse tipologie di adsorbente, sia commerciale che di recupero, per individuare quello che offre le migliori prestazioni a fronte di costi minori.
Il presente progetto si pone come obiettivo quello di fornire un contributo alle conoscenze sugli aspetti sopra descritti.