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Trattamento più mirato delle acque reflue industriali grazie alla ricerca sull'acqua
5 marzo 2024 |
Quasi il 40% di tutti gli impianti di trattamento delle acque reflue svizzeri (WWTP) ha aziende chimico-farmaceutiche nel proprio bacino di utenza e quindi potenzialmente tratta anche le acque reflue di queste aziende. Tuttavia, spesso non si sapeva esattamente quali sostanze fossero presenti e in quali concentrazioni, e non tutti i residui delle sostanze vengono oggi rimossi dagli impianti di trattamento delle acque reflue. Due nuovi studi recentemente pubblicati da Eawag sulla rivista Aqua&Gas aiutano le aziende a migliorare i processi operativi o il pretrattamento delle acque reflue con campagne di misurazione mirate. L'obiettivo è garantire che un numero minore di sostanze indesiderate finisca nelle acque reflue, negli impianti di trattamento delle acque reflue e, infine, nell'ambiente.
Misure mirate con una campagna di misurazione
Se un'azienda chimica o farmaceutica scarica le acque reflue in corpi idrici o nel sistema fognario, le concentrazioni massime consentite per i singoli metalli pesanti o gli idrocarburi organici totali sono regolamentate dall'ordinanza svizzera sulla protezione delle acque. Tuttavia, l'ordinanza non stabilisce alcun limite per le singole sostanze organiche. Ciò contribuisce al fatto che spesso queste sostanze non vengono misurate affatto nelle acque reflue industriali. Questo nonostante le singole sostanze possano essere rilevanti per la protezione delle acque a causa della loro longevità, mobilità o effetto sugli organismi acquatici. Tuttavia, i dati di misurazione forniscono informazioni importanti che possono essere utilizzate per migliorare le misure esistenti in modo mirato. Nei due studi pubblicati oggi, Eawag ha quindi collaborato con le aziende per analizzare la complessa composizione delle acque reflue industriali utilizzando tecniche di misurazione all'avanguardia.
Grandi differenze tra produzione e lavorazione
Entrambi gli studi sono stati condotti in collaborazione con le autorità cantonali e l'industria chimica e farmaceutica. Uno studio ha esaminato le acque reflue dei produttori di sostanze (aziende di sintesi). La maggior parte di queste aziende ha un proprio impianto di trattamento delle acque reflue o è collegata a un impianto di trattamento delle acque reflue industriali insieme ad altre aziende. Come previsto, nelle loro acque reflue è stata trovata una grande varietà di sostanze, dalle materie prime ai prodotti intermedi e finali. I ricercatori hanno misurato un numero di sostanze diverse fino a 15 volte superiore nelle acque reflue trattate dagli impianti di trattamento delle acque reflue industriali rispetto agli impianti di trattamento delle sole acque reflue urbane.
Il secondo studio si è concentrato sulle aziende che trasformano i principi attivi in prodotti finali (compresse, capsule, soluzioni, creme, ecc.). Si tratta dei cosiddetti formulatori. Per loro lo spettro di sostanze era significativamente più ridotto. D'altra parte, sono state rilevate brevemente concentrazioni molto elevate nelle acque reflue prodotte dopo il lavaggio degli impianti quando si passa a un nuovo lotto di produzione.
I biotest mostrano un segnale
La pericolosità di una sostanza per l'ecologia acquatica non dipende solo dalla sua concentrazione, ma anche dalla sua tossicità o longevità. Una delle aziende industriali di sintesi coinvolte ha quindi condotto test di ecotossicità con alghe e piante acquatiche insieme a un laboratorio privato, al fine di identificare le sostanze più rilevanti e dare priorità alle possibili misure. Ciò ha rivelato che in alcuni casi una singola sostanza può spiegare la tossicità delle acque reflue e che anche basse concentrazioni possono essere rilevanti dal punto di vista ecotossicologico. Sulla base di questi risultati, l'azienda in questione è stata in grado di adattare i propri processi produttivi e di ridurre significativamente la tossicità delle acque reflue.
È stato inoltre interessante notare che i ritmi di produzione delle aziende potevano essere rilevati molto a valle sulla base dei picchi di concentrazione. Ad esempio, dopo quattro giorni, la stazione di monitoraggio del Reno a valle di Basilea ha misurato picchi chiaramente identificabili della produzione di metadone di un impianto industriale situato oltre 100 chilometri a monte. "Le acque reflue di un singolo impianto possono quindi influenzare la qualità dell'acqua molto a valle, anche se sono molto diluite", si legge nello studio. Grazie alle informazioni ricavate dalle misurazioni nel Reno, l'azienda è stata in grado di reagire rapidamente alla perdita involontaria di sostanze attive.
Picchi di concentrazione a breve termine dopo la pulizia dell'impianto
Per lo studio sugli impianti di formulazione, i ricercatori hanno utilizzato anche lo spettrometro di massa trasportabile e automatizzato MS2field (vedi anche il video sotto), che può essere usato per registrare misure ad alta risoluzione nelle acque reflue in tempo quasi reale. In questo modo hanno trovato anche sostanze attive che normalmente non compaiono nelle acque reflue municipali, ad esempio quelle provenienti da farmaci prodotti esclusivamente per il mercato internazionale. Scarichi di acque reflue a impulsi, ad esempio dopo il lavaggio di impianti e contenitori, hanno portato a misurare concentrazioni di sostanze attive fino a 1 mg/L negli afflussi degli impianti di trattamento delle acque reflue. Questi picchi di concentrazione a breve termine sono di diversi ordini di grandezza superiori ai valori normalmente causati dagli scarichi delle acque reflue domestiche.
Il pretrattamento porta molto
Le sostanze provenienti dagli impianti chimico-farmaceutici sono talvolta degradate solo in minima parte negli impianti di trattamento delle acque reflue convenzionali. Tuttavia, i due studi hanno dimostrato che le aziende con impianti di pretrattamento ben funzionanti possono ridurre in modo significativo gli input di sostanze. Nelle aziende di formulazione, semplici misure interne hanno spesso un impatto notevole. Ad esempio, le misurazioni effettuate in due aziende hanno mostrato che soluzioni altamente concentrate venivano inconsapevolmente convogliate direttamente all'impianto di depurazione. Le aziende sono state in grado di interrompere questi scarichi con un minimo sforzo sulla base delle informazioni. Nel caso degli impianti di sintesi, i processi più complessi richiedono misure di riduzione in vari punti del processo di produzione delle acque reflue, dalla produzione vera e propria all'impianto di depurazione centrale.
Gli studi e la collaborazione tra ricerca e industria hanno quindi sensibilizzato tutti i soggetti coinvolti sul problema delle acque reflue nelle aziende chimico-farmaceutiche e hanno già portato a diversi miglioramenti. I risultati supportano anche altre aziende nei loro sforzi per ridurre al minimo lo scarico di sostanze nei corpi idrici.
Articolo originale
Acque reflue di impianti di sintesi chimico-farmaceutica. Julian Bosshard; Kathrin Fenner; Heinz Singer, Eawag: Sabine Anliker, ex Eawag; Rebekka Gulde, Piattaforma "Process Engineering Micropollutants", Aqua und Gas 3/2024.
Acque reflue derivanti dalla formulazione di prodotti farmaceutici. Julian Bosshard, Eawag; Fabienne Eugster; Rebekka Gulde, piattaforma VSA "Process Engineering Micropollutants"; Heinz Singer, Eawag; Aqua und Gas 3/2024.
Immagine di copertina: Lo spettrometro di massa mobile MS2field, qui raffigurato in un impianto di trattamento delle acque reflue, consente di misurare automaticamente gli inquinanti in concentrazioni minime con un'elevata risoluzione temporale. (Foto: Eawag)
Finanziamento / Cooperazione
I due studi su cui si basa questo testo (articolo originale in Aqua&Gas 3/2024) sono stati cofinanziati dall'UFAM. Gli autori desiderano inoltre ringraziare le aziende coinvolte, le autorità cantonali e il personale degli impianti di trattamento delle acque reflue interessati.