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DEPURAZIONE DELLE ACQUE CON
PLASMA FREDDO
Si tratta di un nuovo metodo per la disinfezione e la potabilizzazione delle acque che permette la completa ossidazione ed eliminazione del materiale organico e delle differenti colture microbiologiche (batteri, virus, funghi, altri agenti patogeni, ecc.) presenti nelle acque, grazie ad un trattamento transonico al plasma freddo senza impiego di reagenti e prodotti chimici ed a basso consumo energetico.
L’innovazione consiste nell’accensione del plasma (freddo) direttamente in una miscela fluida bifase (acqua e vapore gassoso).
Il plasma, generato direttamente nel liquido (acqua o anche altre sostanze) per mezzo di scariche elettriche ad alto voltaggio, permette di agire completamente su tutta la sostanza da trattare e non solo sulla superficie esposta all’aria, come gli impianti attuali possono fare.
Plasma freddo Il plasma è sostanzialmente un gas (ionizzato) composto da particelle elettricamente cariche che, a differenza di altri gas, sono in continuo movimento. Si definisce freddo (ovvero non termico o non equilibrato) perché gli elettroni e gli ioni che lo compongono hanno temperature diverse. Gli ioni mantengono una temperatura ambientale, mentre gli elettroni raggiungono i 10 mila gradi. Uno squilibrio termico che permette una concentrazione minima di calore e di operare a temperature ambientali.
Il campo elettrico, che si genera tra due elettrodi, accelera il movimento degli elettroni, che vengono strappati dai loro nuclei lasciandoli muovere caoticamente e liberamente nel gas fino a farli scontrare con gli atomi. Togliendo gli elettroni, rimangono ioni e radicali liberi che sono agenti ossidanti con effetto battericida.
I fenomeni fisico-chimici innescati dal plasma freddo producono potenti effetti idromeccanici cavitazionali, insieme a sonoluminescenza, onde d’urto, scissione molecolare con separazione di agenti ossidanti e radicali liberi con effetto battericida, emissione di fotoni di radiazioni luminose di diverse lunghezze d’onda (raggi di tutti gli spettri, dagli ultravioletti con potere ossidante agli infrarossi) ed una particolare elettrolisi dell’acqua.
Si ottengono così diversi risultati:
- il decadimento della carica e della resistenza della membrana cellulare dei batteri presenti nell’acqua che diventano più vulnerabili;
- l’arresto del processo di scissione delle cellule e quindi della facoltà di riproduzione dei microrganismi;
- la scomposizione dei componenti dell’acqua e la formazione di instabili molecole di ozono, di ossigeno atomico e dei gruppi idrossilici, che sono i più potenti ossidanti di materiali organici e permettono la disinfezione dell’acqua da qualsiasi coltura crittogama e fungina, senza bisogno di ricorrere a reagenti chimici;
- infine, gli ioni di argento, di cui possono essere composti gli elettrodi per l’accensione del plasma, contribuiscono ad arrestare il processo di scissione e riproduzione delle molecole organiche, e quindi dei batteri per più tempo dopo il trattamento.
Il processo
L’acqua, dopo essere passata attraverso il blocco dei filtri, che tolgono le impurità solide e più grandi, viene spinta da una pompa ad una pressione di circa 10 bar, necessari per avviare il processo nel reattore.
Il flusso di acqua quindi entra, a temperatura ambientale, nel reattore al plasma, ovvero l’apparato a flusso transonico (grazie all’alta pressione in una zona sottovuoto) dove viene acceso il plasma, che attraversa con una striscia (streaming) la miscela acqua/gas di vapore e libera le componenti ossidanti.
L’acqua, così disinfettata, viene quindi raccolta per l’uso, mentre i gas (sostanzialmente ossigeno ed idrogeno) vengono inviati e separati in un degassificatore (deareatore: separatore di gas o outgassing).
Taglie degli impianti e consumi
L’impianto si caratterizza per le sue piccole dimensioni e per il basso fabbisogno energetico.
- Portata: 1,5 m3/h. Consumi: 700 W per la pompa e la strumentazione; 900 W per il plasma.
- Portata: 5 m3/h. Consumi: 3 kW per la pompa e la strumentazione; 1 kW per il plasma
- Portata: 10 m3/h. Consumi: 5,5 kW per la pompa e la strumentazione; 1 kW per il plasma
È una tecnologia particolarmente utile per risolvere problemi sanitari e di approvvigionamento idrico, soprattutto nei paesi in via di sviluppo ed in circostanze di emergenza. Può essere inoltre utilizzata nella fase finale della depurazione delle acque reflue e si può abbinare all’occorrenza in maniera complementare agli impianti fotovoltaici.