Descrizione del modulo "PROAMBIENTE - ISOF (TA.P02.038.003)"

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  • Descrizione del modulo "PROAMBIENTE - ISOF (TA.P02.038.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Soprattutto i Paesi che soffrono di scarsità di acqua hanno apprezzato la semplicità di manutenzione e la rapidità degli impianti e-beam nel riqualificare i reflui industriali per usi agricoli. Il trattamento di reflui civili mediante impianti e-beam è stato approfondito in Austria, Brasile, Giordania, Corea e Tunisia. Esperienze pilota hanno mostrato che il costo della disinfezione dell'acqua è di ca 0.15 $/m3. Il trattamento e-beam è anche promettente per impianti di depurazione di reflui industriali refrattari ai trattamenti convenzionali. Gli altri AOP richiedono costi d'investimento minori e si prestano a trattamenti su portate inferiori garantendo grande versatilità per applicazioni a specifici scarichi industriali. In particolare l'abbattimento dei residui di farmaci negli scarichi ospedalieri è un problema che sarà valutato. Alcune tecniche AOP possono essere destinate a impianti di sanitizzazione di acque naturali, anche in connessione a generatori fotovoltaici, contribuendo a combattere la piaga della scarsità d'acqua.I trattamenti AOP per portate più piccole possono essere impiegati in apparecchi elettroidraulici di uso professionale o domestico (es.lavabiancheria) (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le ricerche riguarderanno la riqualificazione di vari tipi di acque reflue e la sanitizzazione di acque naturali tramite Processi di Ossidazione Avanzati (AOP) che consistono nel trasferimento di energia all'acqua con l'uso di radiazioni UV, micronde, onde acustiche, correnti elettriche, fasci di elettroni e radiazioni-g. L'energia depositata scinde l'acqua generando il radicale ossidrile che possiede proprietà termodinamiche e cinetiche tali da iniziare la decomposizione ossidativa della maggior parte degli inquinanti organici trasformandoli in prodotti innocui. Pertanto le tematiche di ricerca riguarderanno l'efficacia e l'efficienza degli AOP nella decomposizione di pesticidi, detergenti commerciali, disorganizzatori endocrini , farmaci e loro cataboliti. Si prevede di applicare tali tecniche alle acque grigie domestiche, a scarichi industriali, agli scarichi ospedalieri e zootecnici. Inoltre verranno individuati appropriati sistemi elettrici, radiometrici, dosimetrici o di altro tipo per quantificare l'energia in gioco nei processi AOP. (literal)
Competenze
  • Il gruppo di ricerca eredita una lunga tradizione sui processi indotti dall'assorbimento di varie forme di energia in liquidi e solidi e sulle relative applicazioni. Possiede competenze sui metodi di accelerazione degli elettroni, sull'ottica per reattori fotochimici e sistemi di rilevamento fotometrico. Questa particolarità viene completata da competenze di spettroscopia ed elettrochimica, sui trattamenti sonochimici e tramite microonde. Il personale afferente ha un'estrazione culturale che spazia dalla chimica fisica, all'analitica, alla farmaceutica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I trattamenti AOP riescono a riabilitare acque refrattarie ai trattamenti convenzionali riducendo costi e tempi di trattamento sia per la reimmissione nel ciclo produttivo che per la restituzione ai corpi acquiferi con un carico inquinante entro i limiti di legge. Per reflui industriali di grande portata (oltre 1.000 m3/giorno), il trattamento e-beam rappresenta attualmente la scelta più vantaggiosa per velocità e redditività come dimostra ad esempio l'impianto di Daegu Industrial Dyeing Complex (Corea), sviluppato col supporto da IAEA. Portate inferiori possono essere trattate con metodi sonoelettrochimici o trattamenti fotocatalitici combinati con ultrasuoni. Particolare attenzione meritano i reflui ospedalieri, di allevamenti zootecnici e gli impianti di depurazione che possono accumulare farmaci il cui utilizzo, costantemente in crescita, rende sempre più massiva nell'ambiente la presenza dei loro principi attivi e dei loro sottoprodotti a causa della loro prolungata stabilità. In particolare nel caso degli antibiotici, l'aumento della concentrazione ha un maggiore potenziale di rischio poiché potrebbe causare la selezione di ceppi batterici resistenti. (literal)
Tecnologie
  • - Fotodegradazione di inquinanti organici anche mediante l'uso di fotocatalizzatori o mediatori chimici. - Trattamenti di acque reflue attraverso microonde e/o ultrasuoni. - Degradazione elettrochimica di inquinanti organici. - Combinazione sinergica dei trattamenti sopra descritti per esaltarne gli effetti. - Trattamento di acque reflue mediante fasci di elettroni o radiazioni-g. - Preparazione di campioni di acque di lavaggio e risciacquo con tessuti e detersivi normativi. - Assistenza alla progettazione di impianti per sanitizzazione o (potabilizzazione?) dell'acqua alimentati da fonti rinnovabili. (literal)
Obiettivi
  • Obiettivo generale di questa ricerca è la descrizione dei processi di degradazione attraverso tecniche AOP dei composti organici presenti in acque reflue di varie origini. Le ricerche riguarderanno l'efficacia e l'efficienza degli AOP nella decomposizione di detergenti, farmaci, pesticidi e disorganizzatori endocrini. Inoltre, si intende accertare l'efficienza di alcuni metodi AOP (UV, Ultrasuoni, sonoelettrochimica, fasci di elettroni, radiazioni-g ), con o senza catalizzatori e/o mediatori, a seconda della natura dei contaminanti e della qualità richiesta all'acqua trattata. Si studierà anche l'applicazione nella degradazione di farmaci ad uso umano e veterinario di media e prolungata stabilità presenti nelle acque reflue, mediante l'utilizzo dei processi di ossidazione Avanzati. Uno specifico obiettivo è l'applicazione degli AOP nella depurazione delle acque di risciacquo delle lavabiancheria, così da riutilizzarle nel successivo ciclo di lavaggio, con riduzione dei consumi e dell'impatto ambientale. Si inizierà inoltre la progettazione di un dimostratore per la sanitizzazione o potabilizzazione delle acque naturali alimentato a energie alternative. (literal)
Stato dell'arte
  • La depurazione dell'acqua si basa su tecniche separative, che riducono solo il volume degli inquinanti, su digestione batterica, che non elimina le molecole biorefrattarie, o su processi chimici che comportano l'aggiunta d'ulteriori sostanze al refluo da smaltire. Le tecniche AOP sono trattamenti chimico-fisici basati sull'introduzione d'energia nell'acqua per produrre il radicale ossidrile che agisce come uno \"scalpello molecolare\" demolendo gli inquinanti. In base all'energia, AOP possono: aggredire le membrane cellulari svolgendo azione battericida, rendere biodegradabili molecole biorefrattarie, mineralizzare completamente gli inquinanti organici. AOP sono usati per vari inquinanti (alogenati, fenoli, azocomposti, farmaci e loro cataboliti, ecc.) in base al meccanismo d'idrossilazione. A seconda della potenza della sorgente d'energia, i metodi AOP possono esser applicati su piccola-media scala (UV, ultrasuoni, elettrochimici) o larga scala (electron-beam). Eectron-beam (e-beam) si basa su un fascio d'elettroni ad alta energia che \"spazzola\" l'acqua ed è l'AOP più potente. Un impianto di questo tipo è stato avviato per i reflui di un distretto tessile in Corea. (literal)
Tecniche di indagine
  • I trattamenti AOP sono applicati in reattori a tino agitato o a flusso su sistemi mono- e multicomponente per studiare i meccanismi e le rese dei processi. Vengono quindi studiati campioni reali di acque o sporchi normativi per trasferire il processo a casi reali. Le sorgenti di energia utilizzate, anche in dispositivi combinati, sono: luce ultravioletta, ultrasuoni, potenziostati, galvanostati, radiazioni-g ed e-beam. Durante i trattamenti vengono ottimizzate le condizioni (dose, frequenza, potenza, potenziale elettrico, gas disciolti, contenuto in iniziatore e in fotocatalizzatore) a seconda della natura di matrice e inquinante. L'esito dei trattamenti è monitorato attraverso spettrofotometria UV-vis e FTIR, HPLC, tecniche elettrochimiche, total organic carbon, biological oxygen demand, chemical oxygen demand.. (literal)
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