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22 Novembre 2019
Rimozione di cloroformio e di Composti Organici Refrattari Mediante Plasma Non Termico ovvero in Corrente di Aria Ionizzata senza Dosaggio di Chemicals e senza Sottoprodotti da Smaltire.

INTRODUZIONE

La chimica del plasma è un campo in rapida crescita ed Hoene è impegnata nello sviluppo del grande potenziale di questa tecnica di ossidazione in modo tale da mettere a punto nuove soluzioni efficaci ed allo stesso tempo sostenibili economicamente. Nella fattispecie abbiamo testato la capacità di un modulo NTP (Plasma Non Termico) per promuovere l‘ossidazione di tracce di cloroformio (CHCl3) in acqua di falda e verificare da un lato l’efficienza del processo di rimozione e dall’altro lato la fattibilità economica dell’adozione di questa tecnica di bonifica di acque sotterranee rispetto a  tecniche tradizionali quali, ad esempio,l’utilizzo di carboni attivi ed Ozono (O3).

INQUINANTI ORGANICI DELL’ACQUA SOTTERRANEA

Tra i contaminanti più diffusi e pericolosi presenti nelle acque sotterranee dobbiamo sicuramente ricordare

  • Solventi clorurati, in particolare tricloroetilene (HClC = CCl2), percloroetilene (Cl2C = CCl2), cloroformio (CHCl3);
  • Idrocarburi aromatici provenienti da attività petrolifere (BTX: benzene, toluene,xileni) ed altri prodotti petroliferi;
  • Etere di metil-terbutile (MTBE) sempre da industria oil & gas.

TECNOLOGIE TRADIZIONALI PER LA RIMOZIONE DI CONTAMINANTI ORGANICI DA ACQUA

Esistono numerose tecniche per la rimozione di inquinanti organici da acque reflue a seconda della tipologia e concentrazione dell’inquinante.

In questo lavoro ci soffermiamo sulla comparazione di tecniche diffuse come l adsorbimento su carboni attivi e l’ossidazione mediante ozono con la promettente tecnica di depurazione mediante plasma non termico messa a punto da Hoene.
Adsorbimento su carbone attivo (GAC): il contaminante in soluzione viene adsorbito  tramite pompaggio di acqua in pressione nella colonna contenente il materiale adsorbente. La rigenerazione del carbone consiste in una estrazione e/o ossidazione degli inquinanti e rappresenta anch’essa una fase onerosa per il processo.Con questa operazione l’adsorbente viene rigenerato solo in parte) e dopo alcuni cicli dovrà essere sostituito.L’efficienza del processo di adsorbimento dipende da vari fattori tra cui la qualità del carbone,  concentrazione, polarità e peso molecolare di l’inquinante oltre che dalla temperatura.

Ossidazione con Ozono (O3): consiste nella produzione di ozono a partire da un flusso di ossigeno puro mediante scariche elettriche ad alto voltaggio e media frequenza.può essere utilizzato da solo o in combinazione con catalizzatori, UV ed acqua ossigenata in modo da favorire la produzione di radicali ossidrilici altamente ossidanti.

Plasma Ox

PLASMA NON TERMICO PER LA RIMOZIONE DI COMPOSTI ORGANICI REFRATTARI

il Plasma è uno stato della materia costituito da particelle ionizzate e viene prodotto attraverso opportune scariche elettriche all’interno di un campo elettrico dove gli elettroni prodotti eccitano le particelle costituenti il flusso gassoso alimentato (aria, argon e altro gas).

plasma Oxidation

Il modulo NTP di Hoene lavora in immersione attraverso scariche elettriche a pressione atmosferica e temperatura ambiente, e produce un ambiente ossidante con specie altamente reattive comprendenti elettroni, molecole eccitate, specie atomiche e radicali (O, OH), ioni (O2 + •, N2 + •, NO +, O– •, O2– •, O3– •), O3 e NO.

Il processo non prevede l’utilizzo di alcun reagente e l’unica materia prima è energia elettrica (in questo caso un modulo a turbina immersa della potenza di 1 KW).

RIMOZIONE DI CLOROFORMIO- CHCl3

In un batch di 1000 lt, a partire da una concentrazione iniziale di 0,44 ug/lt già dopo 20 minuti il cloroformio residuo viene ridotto al di sotto di 0,004 ug/lt senza formazione di sottoprodotti organici ovvero completa  mineralizzazione dell’inquinante.

COMPARAZIONE PLASMA NTP vs GAC vs O3

Al di là della efficienza, ottima, del processo di rimozione mediante Plasma NTP di cloroformio è altrettanto importante visualizzare il costo energetico associato al processo rispetto a tecniche concorrenti

 

Ox CHCl3 Unità Plasma Ozono Carbone
Energia KWh/m3 0,15 - 0,25 0,3 - 0,5 0,4 - 0,7
Costo 100m3/day Euro/m3 0,02 - 0,3 0,25 - 0,28 0,32 - 0,36
Costo 1000m3/day Euro/m3 0,015 - 0,2 0,07 - 0,085 0,06 - 0,32
*** ** *
[1] Abeggelen, C.; Spurenstoffe eliminieren: Kläranlagentechnik; Eawag News, 67d (2009) 25-27

 [2] Metzger, S.; Tjoeng, I.; Rößler, A.; Schwentner, G.; Rölle, R.; Kosten der Pulveraktivkohleanwendung


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