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