Le acque sotterranee costituiscono nel mondo una preziosa risorsa in quanto rappresentano la maggiore riserva di acqua potabile. Attualmente una ampia varietà di contaminanti tossici e bioaccumulabili, organici e inorganici, è rilevata nelle acque sotterranee a concentrazioni che spesso non ne consentono più l'uso primario. Ad oggi il "Pump & Treat" (P&T) è la tecnologia maggiormente utilizzata per il loro recupero. L'acqua sotterranea contaminata viene intercettata e trattata esternamente con conseguenti costi particolarmente elevati e progressivo depauperamento della risorsa. Proprio per far fronte a queste problematiche si sono sviluppati negli ultimi anni nuovi processi in situ e trattamenti ex situ in grado di migliorarne significativamente la "sostenibilità" complessiva. Tali processi sono basati sullo sviluppo di materiali, anche reperibili come materiale recuperati da processi differenti, per il trattamento di specifici contaminanti. Obiettivo principale del progetto è quindi lo sviluppo e la identificazione di "materiali reattivi" e la loro caratterizzazione per un utilizzo nella bonifica delle acque sotterranee contaminate da un ampio spettro di contaminanti in configurazioni impiantistiche differenti. I materiali in esame possono essere suddivisi in due categorie principali: nuovi materiali "reattivi" compositi "ZeroValent Iron-Biopolymer" e materiali "low cost" quali la lignina e il biochar. I materiali selezionati / sviluppati verranno caratterizzati approfonditamente per le loro caratteristiche superficiali e per la loro reattività nei confronti di diversi composti (adsorbimento, riduzione chimica, degradazione biologica) e successivamente studiati in configurazioni impiantistiche tipiche dei processi di bonifica (processi in situ, e trattamenti ex situ). Il progetto si avvale della competenza multidisciplinare dei componenti, dai processi industriali chimico-fisici, a quelli biotecnologici e ambientali e della capacità nel trasferimento di scala.
Il recupero delle acque di falda contaminate è, come detto, una tematica che negli ultimi anni è divenuta centrale nella comunità scientifica. Questo perché da una parte è ormai accertata la presenza praticamente ubiquitaria negli acquiferi di sostanze derivanti da un utilizzo inappropriato di "chemicals" di vario genere e dalla gestione incontrollata di reflui di natura industriale, e dall'altra le acque di falda rappresentano la maggior parte delle risorse idropotabili.
Nel corso degli anni sono stati sviluppati processi e "materiali" per il recupero della qualità delle acque di falda contaminate e sopratutto la ricerca è stata indirizzata allo sviluppo di processi "in situ" che potessero consentire il trattamento della matrice senza doverla estrarre dalla sua sede.
Tra i vari processi, quelli di "adsorbimento", e in generale quelli relativi a fenomeni mediati da superfici reattive, sono stati identificati tra quelli più promettenti per una serie di ragioni, tra le quali la possibilità di essere implementati direttamente nella falda contaminata (mediante realizzazione di Barriere Permeabili Reattive (PRB) o distribuzione mediante iniezioni in falda).
Allo stato attuale sono disponibili a livello industriale (con applicazioni alla scala piena):
- materiali a base di ferro zerovalente, utilizzabili sia nella forma millimetrica, per riempimenti di PRB, che in quella micro- o nano-metrica, per iniezione diretta in falda, sopratutto per la rimozione di contaminanti organici clorurati mediante riduzione chimica;
- materiali adsorbenti granulari per applicazioni in PRB (carboni attivi, zeoliti naturali e sintetiche e zeoliti modificate)
- materiali adsorbenti iniettabili nella forma di carboni attivi colloidale (pochi micron) che possono essere direttamente distribuiti in falda mediante iniezioni in appositi pozzi.
L'attenzione della comunità scientifica internazionale è attualmente diretta alla identificazione di nuovi materiali che possano estendere il campo di applicazione a contaminanti di varia natura e aumentare la "sostenibilità" degli interventi sopratutto dal punto di vista economico.
La presente ricerca si inserisce perfettamente in questo contesto orientandosi sui due fronti, lo sviluppo di materiali compositi per combinare e migliorare l'efficacia di processi biologici e chimici di riduzione di sostanze organiche ossidate e la identificazione e caratterizzazione accurata (sia delle proprietà che della reattività) di materiali alternativi "low cost", derivabili cioè dalle correnti di scarto in processi industriali diversi (biochar da produzione di energia da residui vegetali e lignina come residuo della lavorazione della carta).
Rispetto a quanto disponibile in letteratura, l'approccio proposto nel presente progetto consentirà un significativo avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte sia per quello che riguarda la comprensione dei meccanismi di rimozione e la loro relazione con le caratteristiche dei materiali ma sopratutto per la possibilità di verificarne il comportamento in configurazioni sperimentali che simulano direttamente la configurazione tecnologica della piena scala.