Rapporto di esperti sulle prestazioni di decolorazione delle acque potabili del processo LaVie

Le acque definite potabili devono presentare un certo numero di caratteristiche affinché possano essere destinate a un consumo umano diretto senza rischi. Se i valori dei diversi criteri seguiti possono essere diversi a seconda dei paesi, si possono comunque classificare in tre categorie principali:

• parametri fisico-chimici (pH, COT, temperatura, conducibilità, nitrati, ammonio, cloruri, solfati, …)
• sostanze tossiche
• parametri microbiologici (agenti patogeni come i coliformi fecali).

Per la Francia, è possibile trovare questi criteri nell’ordinanza dell’11 gennaio 2007 relativa ai limiti e riferimenti di qualità delle acque grezze e delle acque destinate al consumo umano menzionati negli articoli R. 1321-2, R. 1321-3, R. 1321-7 e R. 1321-38 del codice della salute pubblica.

Per garantire la qualità di queste acque, vengono applicati trattamenti sulle acque prelevate, a seconda delle loro origini (acque superficiali, falde acquifere, dissalazione, piovane, riutilizzo) prima di poterle distribuire, assicurandosi che rimangano idonee al consumo umano fino ai loro punti di utilizzo.

I parametri fisico-chimici richiesti sono raggiunti mediante l’implementazione di processi di trattamento fisico-chimici e di separazione. La disinfezione richiede l’implementazione di soluzioni di ossidazione avanzata come l’ozonizzazione, la clorazione e il trattamento con luce UV. Qualunque siano i processi messi in atto, un passaggio di clorazione è molto frequentemente attuato prima della distribuzione per garantire la qualità batteriologica dell’acqua distribuita fino al suo punto di utilizzo, data la capacità residua del cloro.
I processi di clorazione sono molto frequentemente utilizzati per disinfettare le acque in vista dei loro consumi (Salute Canada, 2009)*. Il cloro ha un forte potere ossidante che consente di uccidere o inattivare rapidamente (tempo di contatto dell’ordine di 30 minuti) i microrganismi presenti nelle acque ed è generalmente utilizzato sotto due forme principali: solida (pastiglia) o liquida (candeggina o ipoclorito di sodio) a seconda della sua ampia gamma di usi (collettiva o individuale). Inoltre, il cloro presenta una certa stabilità nell’acqua conferendogli un potere residuo; è quindi importante poter aggiungere dosi sufficienti di cloro per garantire la disinfezione dell’acqua da un lato e il suo potere residuo durante il tempo di distribuzione dall’altro.

I processi di disinfezione mediante clorazione presentano numerosi e reali vantaggi nel senso che sono efficaci, rapidi, poco costosi, multi-scalari e relativamente semplici da implementare. Tuttavia, presentano un certo numero di svantaggi che è importante considerare poiché possono avere un effetto sulla salute umana. Infatti, un sovradosaggio di cloro può comportare reazioni del cloro con altri composti presenti nelle acque e in particolare con la materia organica (MO) per formare prodotti comunemente chiamati “Sotto-Prodotti di Clorazione” (SPC), alcuni dei quali sono considerati nocivi per la salute umana. Numerosi studi (Mouly et al., 2008†) hanno potuto evidenziare le condizioni di attuazione di tali reazioni che portano alla formazione di SDC. Quasi 600 SPC sono stati così identificati, tra i quali si possono trovare famiglie predominanti come i trihalomethani (THM) e gli acidi haloacetici (HAA) che rappresentano tra il 20 e il 30% della massa totale degli SPC. Inoltre, dosi di cloro residuo troppo elevate possono conferire un sapore sgradevole all’acqua potabile.

È quindi importante poter limitare e controllare la produzione di questi SPC nelle catene di trattamento ma anche nei circuiti di distribuzione. Ciò avviene essenzialmente attraverso un dosaggio appropriato del cloro per ossidare la materia organica e limitare le concentrazioni di cloro residuo alla fine del trattamento. Questo punto è sensibile per i processi di clorazione e non è sempre facile da implementare nei sistemi di trattamento, soprattutto se la risorsa presenta caratteristiche e contenuti di MO variabili nel tempo. Da questo punto di vista, l’OMS raccomanda una concentrazione di cloro libero nell’acqua trattata distribuita compresa tra 0,2 e 0,5 mg/l.

Negli ultimi anni, sono stati sviluppati e commercializzati processi di disinfezione con luce UV. Si basano sul principio che i raggi UV hanno un effetto battericida significativo.

La radiazione ultravioletta (UV) è una radiazione elettromagnetica la cui lunghezza d’onda di emissione è più corta di quella della luce visibile e più lunga di quella dei raggi X. Rappresentano quasi il 5% dell’energia elettromagnetica emessa dal sole e possono essere prodotti da lampade, dette lampade UV. Nei raggi UV, si distinguono classicamente tre categorie in base alla loro lunghezza d’onda: UVA (400-315 nm), UVB (315-280 nm) e UVC (280-100 nm). È importante notare che, a causa dell’assorbimento dei raggi UV da parte dello strato di ozono nell’atmosfera, quasi tutta (95%) la luce UV proveniente dal sole e che arriva sulla terra appartiene alla categoria degli UVA.

I raggi UV hanno effetti di modifica del DNA dei batteri che consentono, a seconda del tempo di esposizione, di ucciderli o inibirli e di impedire così la loro riproduzione. Infine, è importante notare che i raggi UV hanno anche effetti di distruzione di alcuni composti chimici, detti fotosensibili, nell’acqua o nell’atmosfera. Possono quindi partecipare alla fotodegradazione di alcuni inquinanti chimici contenuti nelle acque, anche a bassa concentrazione.

I processi di disinfezione mediante lampade UV sono relativamente semplici da progettare poiché consistono nell’installare in un piccolo reattore la lampada UV con l’acqua da trattare in quella che è comunemente chiamata camera di irradiazione. Questi processi sono sviluppati sia su scala industriale e collettiva che su scala individuale, grazie in particolare alla loro semplicità d’uso. La letteratura e gli sviluppi industriali di questi processi sono numerosi e importanti (Oppenheimer et al., 1997)‡, ma si basano quasi esclusivamente sull’uso di lampade a radiazione UV della categoria UVC.

Per quanto riguarda l’uso di lampade UVA (categoria di radiazione del processo LAVIE® della società SOLABLE), se a mia conoscenza non ci sono attualmente sviluppi industriali di questo tipo di lampade per il trattamento delle acque, lavori hanno comunque dimostrato l’efficacia battericida delle lampade UVA (Hamamoto et al., 2007)§.

Per concludere sui processi di disinfezione con lampade UV, presentano un gran numero di vantaggi. Infatti, sono di utilizzo semplice sia su scala industriale che su scala individuale. Non richiedono l’uso di reagenti chimici o supporti particolari e non modificano in questo senso le proprietà fisico-chimiche delle acque da trattare. Infine, se l’investimento iniziale su questo tipo di processo può sembrare superiore rispetto ad altri processi come la clorazione, il suo costo di funzionamento rimane molto ridotto con durate di vita importanti delle lampade utilizzate, rendendolo di fatto competitivo da questo punto di vista. Tuttavia, persistono alcuni svantaggi nell’uso di questi processi. L’azione battericida dei processi a lampade UV non è residua, a differenza della clorazione, il suo uso deve quindi essere realizzato il più vicino possibile al punto di consumo e di utilizzo. L’uso di questo tipo di processo richiede inoltre di avere in precedenza un’acqua di chiarezza sufficiente per non limitare la trasmissione delle radiazioni UV nell’acqua. Infine, è difficile apprezzare immediatamente l’efficacia del trattamento mediante la misurazione di un residuo come nel caso dell’uso del cloro e ottimizzare l’efficacia del trattamento di questi processi nel caso di una risorsa caratterizzata da una variazione temporale della sua qualità (in particolare batteriologica).