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Sistema di depurazione dell'acqua basato su un fotocatalizzatore

depurare l'acqua


Impiegando il fotocatalizzatore di tipo innovativo ad impasto fluido, il trattamento di depurazione dell'acqua freatica contaminata da inquinanti metallici viene accelerata fino a 100 volte.


 Osaka, Giappone – Panasonic Corporation ha annunciato lo sviluppo di un sistema di depurazione dell'acqua altamente efficace, basato su un nuovo fotocatalizzatore. Questo sistema è in grado di depurare l'acqua inquinata [1] dai metalli pesanti nocivi, come arsenico e cromo, oltre che da materiale organico persistente. La velocità di reazione risulta fino a 100 volte superiore a quella dei metodi tradizionali [2].

Questo nuovo fotocatalizzatore ha una struttura esclusiva ed è facile da recuperare dall'acqua dopo la depurazione, oltre ad essere riciclabile. Grazie a questo metodo, è possibile realizzare un sistema di depurazione dell'acqua di dimensioni contenute e isolato dalla rete idrica pubblica, un aspetto che lo rende ideale per le aree in via di sviluppo che richiedono acqua potabile sicura e a basso costo.

Le crescenti richieste e le carenze di risorse di acqua potabile collegate al rapido sviluppo dell'industrializzazione, all'aumento della popolazione e alle siccità di lungo termine sono sempre più un problema globale. Nelle aree inquinate, l'acqua potabile può contenere inquinanti metallici a livelli più che doppi rispetto alle normative internazionali. La tecnologia di potabilizzazione dell'acqua con fotocatalizzatore fluido [3] può risolvere questi problemi che si verificano soprattutto nelle falde freatiche contaminate, dato che riduce in modo efficiente la tossicità dei componenti nocivi fino ad un massimo del 99,99%: l'arsenico trivalente ed il cromo esavalente vengono convertiti in composti chimici meno dannosi. Dato che nel corso del trattamento fotocatalitico dell'acqua non si ha consumo di prodotti chimici, la tecnologia ha un minore impatto ambientale rispetto ai tradizionali sistemi di potabilizzazione chimica dell'acqua.

La tecnologia messa a punto ha le caratteristiche riportate di seguito:

  • Il tasso di separazione del fotocatalizzatore sintetico particolato dall'acqua è stato ottimizzato progettando le proprietà fisico-chimiche superficiali dello stesso fotocatalizzatore.

  • Il fotocatalizzatore possiede un elevato rapporto tra l'area della superficie e il volume, il che contribuisce all'efficiente depurazione dagli agenti inquinanti. L'efficienza produttiva nel trattamento dell'acqua è amplificata da questo fotocatalizzatore incorporato nella tecnologia di potabilizzazione basata sull'impasto fluido, di 50 volte nel caso di inquinanti all'arsenico e di 100 volte nel caso di materiali organici persistenti.

  • Per la tecnologia di potabilizzazione dell'acqua con fotocatalizzatore fluido si usa la radiazione UV solare come sorgente di luce, per cui risulta un sistema di trattamento a basso costo ed eco-compatibile.


Questa innovazione si basa sulle nuove tecnologie riportate di seguito:

  • Tecnologia di sintesi del fotocatalizzatore, che utilizza l'interazione elettrostatica inerente tra due particelle.


Il fissaggio del fotocatalizzatore particolato su un ampio substrato inerte, adottato nei sistemi tradizionali, riduce la sua superficie attiva e limita il trasferimento di massa degli inquinanti (spesso, i leganti chimici usati per il fissaggio delle particelle di fotocatalizzatore si depositano sulla superficie fotocatalitica, riducendo l'area attiva). Al posto dei leganti chimici, la tecnologia messa a punto da Panasonic usa la forza d'attrazione originata dall'interazione elettrostatica. Quest’ultima è specifica della combinazione tra le nanoparticelle di fotocatalizzatore TiO2 ed un particolare tipo di zeolite micro-particolata che mantiene efficace l'effetto fotocatalitico, poiché non vi è inibitore nell'interfaccia tra le due particelle.

  • Tecnologia dell'impasto fluido per controllare la transizione tra l'aggregazione fotocatalitica del particolato e la sospensione.


Dato che i fotocatalizzatori TiO2 sono legati debolmente alla superficie della zeolite, si possono desorbire dalla superficie con una semplice agitazione della soluzione fluida. Interrompendo l'agitazione, è possibile legare di nuovo i fotocatalizzatori TiO2 alla superficie della zeolite. Ne deriva che il fotocatalizzatore possiede un'ampia superficie attiva, oltre alla fattibilità della separazione dall'acqua.

Una parte di questa tecnologia è stata oggetto di dimostrazione per quanto riguarda gli aspetti di ricerca congiunta con il Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Indian Institute of Science di Bangalore, India.

 Comprendendo i brevetti in corso di registrazione, Panasonic detiene 10 brevetti giapponesi e 6 brevetti internazionali per questa tecnologia.

Rappresentazione schematica della tecnologia di trattamento dell'acqua a fotocatalizzatore fluido


 

depurazione acqua

 


Sistema di trattamento fotocatalitico dell'acqua Panasonic, isolato dalla rete idrica pubblica


 

depurazione acqua

 

 

Note

[1] efficace depurazione dell'acqua inquinata. L'arsenico trivalente o il cromo esavalente sono convertiti dalla reazione fotocatalitica in agenti meno nocivi, rispettivamente arsenico pentavalente o cromo trivalente. In caso di inquinanti organici, ha luogo una mineralizzazione completa senza creazione di contaminanti secondari di alcun genere.

[2] Metodi convenzionali

Film sottili di fotocatalizzatore originato da sol-gel mischiato con particelle di fotocatalizzatori sono disposti su un ampio substrato inerte. Il fissaggio dei fotocatalizzatori porta a crescenti difficoltà in termini di efficienza della reazione.

[3] Tecnologia del trattamento dell'acqua tramite fotocatalizzatore fluido

Nel corso del processo di depurazione, i fotocatalizzatori particolati sono sospesi nell'acqua da trattare e poi separati tramite un sistema di trasferimento automatico, per essere riutilizzati. Finora, la separazione delle particelle dei fotocatalizzatori dall'acqua era l'ostacolo principale all'applicazione di una tecnologia del genere.