Relazione di esperti sulle prestazioni del processo LaVie nella declorazione dell'acqua potabile

L'acqua potabile deve presentare un certo numero di caratteristiche per essere sicura per il consumo umano diretto. Sebbene i valori dei vari criteri possano variare da Paese a Paese, essi possono essere classificati in tre categorie principali:

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

Per la Francia, questi criteri sono contenuti nel decreto dell'11 gennaio 2007 sui limiti e i riferimenti di qualità delle acque grezze e delle acque destinate al consumo umano di cui agli articoli R. 1321-2, R. 1321-3, R. 1321-7 e R. 1321-38 del codice di sanità pubblica.

Per garantire la qualità di quest'acqua, prima di essere distribuita, vengono applicati dei trattamenti all'acqua prelevata, a seconda della sua origine (acque superficiali, acque sotterranee, desalinizzazione, acque piovane, riutilizzo), assicurando che rimanga idonea al consumo umano fino al punto di utilizzo.

I parametri fisico-chimici richiesti si ottengono implementando processi di trattamento e separazione fisico-chimici. La disinfezione richiede l'uso di soluzioni di ossidazione avanzate come l'ozonizzazione, la clorazione e il trattamento con luce UV. Qualunque sia il processo utilizzato, la clorazione viene spesso effettuata prima della distribuzione per garantire la qualità batteriologica dell'acqua distribuita fino al punto di utilizzo, a causa della natura persistente del cloro.
I processi di clorazione sono molto utilizzati per disinfettare l'acqua destinata al consumo (Health Canada, 2009)*. Il cloro ha forti proprietà ossidanti che gli consentono di uccidere o inattivare rapidamente i microrganismi presenti nell'acqua (tempo di contatto di circa 30 minuti). Viene generalmente utilizzato in due forme principali, solida (pastiglie) o liquida (candeggina o ipoclorito di sodio), a seconda dell'ampia gamma di usi (collettivi o individuali). Inoltre, il cloro ha una certa stabilità nell'acqua, che gli conferisce un effetto persistente. È quindi importante poter aggiungere dosi sufficienti di cloro per garantire sia la disinfezione dell'acqua che il suo effetto persistente nel periodo di distribuzione.

I processi di disinfezione mediante clorazione presentano molti vantaggi reali: sono efficaci, veloci, poco costosi, multi-scala e relativamente semplici da implementare. Tuttavia, presentano una serie di svantaggi che è importante tenere presenti, in quanto possono avere un effetto sulla salute umana. Una dose eccessiva di cloro può far reagire il cloro con altri composti presenti nell'acqua, in particolare con la materia organica (OM), formando prodotti comunemente noti come "sottoprodotti della clorazione" (CBS), alcuni dei quali sono considerati dannosi per la salute umana. Numerosi studi (Mouly et al., 2008†) hanno evidenziato le condizioni in cui avvengono tali reazioni, che portano alla formazione di CBS. Sono stati identificati quasi 600 CSP, tra cui le principali famiglie come i trialometani (THM) e gli acidi aloacetici (HAA), che insieme rappresentano tra il 20 e il 30 % della massa totale di CSP. Inoltre, dosi eccessive di cloro residuo possono conferire all'acqua potabile un sapore sgradevole.

È quindi importante poter limitare e controllare la produzione di questi CSP sia nelle linee di trattamento che nei circuiti di distribuzione. Ciò si ottiene essenzialmente con un appropriato dosaggio di cloro per ossidare la materia organica e limitare le concentrazioni di cloro residuo alla fine del trattamento. Questo è un punto delicato per i processi di clorazione e non è sempre facile da implementare nei sistemi di trattamento, soprattutto se le caratteristiche e il contenuto di OM della risorsa variano nel tempo. Da questo punto di vista, l'OMS raccomanda una concentrazione di cloro libero compresa tra 0,2 e 0,5 mg/l nell'acqua trattata distribuita.

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

La radiazione ultravioletta (UV) è una radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda di emissione inferiore a quella della luce visibile e superiore a quella dei raggi X. Rappresenta quasi il 5 % dell'energia elettromagnetica emessa dal sole e può essere prodotta da lampade, dette lampade UV. Rappresenta quasi il 5 % dell'energia elettromagnetica emessa dal sole e può essere prodotta da lampade, note come lampade UV. I raggi UV sono classicamente suddivisi in tre categorie in base alla loro lunghezza d'onda: UVA (400-315 nm), UVB (315-280 nm) e UVC (280-100 nm). Va notato che, a causa dell'assorbimento dei raggi UV da parte dello strato di ozono nell'atmosfera, la quasi totalità (95%) della luce UV proveniente dal sole e che raggiunge la terra appartiene alla categoria UVA.

I raggi UV modificano il DNA dei batteri, uccidendoli o inibendoli, a seconda della durata dell'esposizione, e impedendone così la riproduzione. Infine, è importante notare che i raggi UV hanno anche l'effetto di distruggere alcuni composti chimici, noti come composti fotosensibili, presenti nell'acqua o nell'atmosfera. Possono quindi contribuire alla fotodegradazione di alcuni inquinanti chimici contenuti nell'acqua, anche in basse concentrazioni.

I processi di disinfezione con lampade UV sono relativamente semplici nella progettazione, in quanto prevedono il posizionamento della lampada UV in un piccolo reattore con l'acqua da trattare in quella che viene comunemente chiamata camera di irradiazione. Questi processi sono stati sviluppati sia su scala industriale e collettiva sia su scala individuale, soprattutto per la loro facilità d'uso. La letteratura e gli sviluppi industriali di questi processi sono numerosi e significativi (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 radiazioni del processo LAVIE® di SOLABLE), sebbene a mia conoscenza non vi sia attualmente uno sviluppo industriale di questo tipo di lampade per il trattamento delle acque, alcuni lavori hanno comunque dimostrato l'efficacia battericida delle lampade UVA (Hamamoto et al., 2007)§.

In conclusione, i processi di disinfezione con lampade UV offrono numerosi vantaggi. Sono facili da usare sia su scala industriale che individuale. Non richiedono l'uso di reagenti chimici o di mezzi speciali e quindi non alterano le proprietà fisico-chimiche dell'acqua da trattare. Infine, mentre l'investimento iniziale in questo tipo di processo può sembrare più elevato rispetto ad altri processi come la clorazione, il suo costo operativo rimane molto basso, con lunghe durate delle lampade utilizzate, rendendolo competitivo da questo punto di vista. Tuttavia, l'utilizzo di questi processi presenta una serie di svantaggi. A differenza della clorazione, l'azione battericida dei processi con lampade UV non è di lunga durata, quindi devono essere utilizzati il più vicino possibile al punto di consumo e di utilizzo. Inoltre, questo tipo di processo richiede un'acqua sufficientemente limpida, per non limitare la trasmissione dei raggi UV nell'acqua. Infine, è difficile valutare immediatamente l'efficacia del trattamento misurando un residuo, come nel caso del cloro, e ottimizzare l'efficacia del trattamento di questi processi nel caso di una risorsa caratterizzata da variazioni temporali della sua qualità (in particolare batteriologica).