La contaminazione da idrocarburi petroliferi in acque, suoli e sedimenti è un problema ambientale diffuso, soprattutto in zone ad elevata attività industriale. Per il risanamento di siti contaminati da idrocarburi possono essere utilizzati diversi trattamenti chimico-fisici e biologici. Tra le tecniche di bonifica disponibili, il biorisanamento in situ occupa una posizione di rilievo in quanto assicura un vantaggio economico ed una elevata sostenibilità ambientale.
Gli idrocarburi del petrolio sono tipicamente biodegradabili in condizioni aerobiche; pertanto il biorisanamento in situ di tali contaminanti si basa tipicamente sulla possibilità di introdurre l'ossigeno all'interno delle falde contaminate al fine di stimolare il metabolismo delle popolazioni microbiche già presenti nel sito. Tuttavia questo approccio risulta spesso inefficiente. Recentemente sono state proposte tecnologie di bonifica di tipo bioelettrochimico. L'impiego di sistemi bioelettrochimici (BES) per il risanamento in situ di idrocarburi presenta notevoli vantaggi rispetto ai convenzionali processi di trattamento, come ad esempio la possibilità di ossidare i contaminanti senza necessità di aggiungere ossigeno e la possibilità di migliorare la cinetica di rimozione dei contaminanti variando la corrente o il potenziale applicato al circuito elettrico. Nonostante i potenziali vantaggi, le applicazioni in larga scala dei sistemi bioelettrochimici sono ad oggi limitate dall'assenza di configurazioni di processo scalabili che permettano un'elevata cinetica di degradazione e bassi dispendi energetici. In tale contesto, è stata ideata una innovativa configurazione di BES applicabile in larga scala per il trattamento in situ di acque di falda contaminate.
Grazie ai numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali tecniche di bonifica, i processi bioelettrochimici sono particolarmente interessanti per la rimozione di contaminanti idrocarburici. La conoscenza parziale dei meccanismi alla base del processo di degradazione bioelettrochimica ne limita le applicazioni in larga scala, da qui la necessità di approfondire le conoscenze di base e sviluppare configurazioni reattoristiche facilmente scalabili.
Il prototipo ideato risulta essere promettente nel trattamento di acque di falda contaminate. La configurazione tubolare permette di minimizzare le resistenze interne e con queste il dispendio energetico [14]. Inoltre, uno dei vantaggi dei sistemi bioelettrochimici è che questi generano una corrente direttamente correlata alla rimozione di substrati organici. Questa particolarità li rende utilizzabili anche per un monitoraggio in tempo reale. Infatti con il procedere dell'ossidazione dei contaminanti la corrente tende ad azzerarsi indicando così l'efficacia del processo. Uno degli aspetti più interessanti è legato al fatto che la configurazione ideata può essere facilmente integrata all'interno di pozzi già esistenti, gli elettrodi in configurazione tubolare potrebbero essere così facilmente inseriti in tali pozzi e polarizzati opportunamente per la rimozione dei contaminanti. La possibilità di ricircolare le acque inoltre rende tale configurazione particolarmente versatile; infatti all'aumentare dell'entità del ricircolo aumenta il raggio di influenza e quindi la capacità di intercettare contaminazioni di diversa estensione. I materiali elettrodici utilizzati (acciaio e grafite) e la bassa richiesta energetica rendono il processo sostenibile a livello economico.
I risultati preliminari di tale configurazione (oggetto di un lavoro sottomesso per pubblicazione [15]), sono estremamente promettenti nella rimozione di idrocarburi aromatici (es:Toluene e Fenolo) con percentuali di rimozione superiori al 90%.
Come già accennato pochi sono gli esempi di BES funzionanti su larga scala. Lo studio e la messa in opera di questa configurazione potrebbe fornire un bagaglio di conoscenze utili alla ricerca di sistemi efficienti e facilmente scalabili.
Ad oggi il prototipo ideato è stato già allestito e parzialmente studiato. Il finanziamento in oggetto sarà destinato a:
- L'acquisto del materiale necessario allo studio di condizioni operative diverse da quelle già testate.
- L'approfondimento delle conoscenze di base partecipando a convegni (in cui sarà anche possibile esporre i risultati ottenuti) e scuole di dottorato inerenti al tema.
[14]L. Lu, H. Yazdi, S. Jin, Y. Zuo, P.H. Fallgren, Z.J. Ren, Enhanced bioremediation of hydrocarbon-contaminated soil using pilot-scale bioelectrochemical systems. J. Hazard. Mater (2014)274:8-15
[15]E. Palma, M. Daghio , A. Franzetti , M. Petrangeli Papini, F. Aulenta, The bioelectric well: a novel approach for in situ treatment of hydrocarbon contaminated groundwater. ACCEPTED