Quasi il 40% degli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) della Svizzera ha siti di industrie chimiche e farmaceutiche nel proprio bacino d’utenza e quindi è probabile che tratti gli effluenti di queste aziende. Tuttavia, non tutti i residui possono essere eliminati negli impianti di trattamento delle acque reflue, soprattutto perché finora non si sapeva esattamente quali sostanze fossero presenti in questi effluenti e in quali concentrazioni. Due nuovi studi Eawag, appena pubblicati sulla rivista Aqua&Gas, aiutano le aziende a migliorare i processi e i pretrattamenti in loco mediante campagne di misurazione mirate. L’obiettivo è ridurre la quantità di sostanze indesiderate che entrano nelle acque reflue, negli impianti di depurazione e, in ultima analisi, nell’ambiente.
Campagne di misura per misurazioni mirate
Nel caso degli scarichi di un sito di produzione chimica o farmaceutica nell’ambiente acquatico o nella rete fognaria, l’ordinanza sulla protezione delle acque stabilisce le concentrazioni massime autorizzate per i metalli pesanti e gli idrocarburi totali. Tuttavia, non stabilisce valori limite per le singole sostanze organiche. Di conseguenza, queste sostanze spesso non vengono misurate negli effluenti industriali, anche se la loro persistenza, mobilità e potenziale impatto sugli organismi acquatici suggeriscono che sono di una certa importanza per la protezione delle acque. Tuttavia, i dati delle analisi forniscono informazioni preziose per il miglioramento mirato delle misure già in atto nei siti di produzione. Nei due studi pubblicati oggi, Eawag ha quindi unito le forze con le aziende per studiare la complessa composizione dei loro effluenti industriali utilizzando metodi di misurazione all’avanguardia.Una grande differenza tra produzione e lavorazione
I due studi sono stati condotti in collaborazione con i servizi cantonali e le industrie chimiche e farmaceutiche. Il primo si è concentrato sugli effluenti dei produttori di sostanze chimiche (industria della sintesi chimica). La maggior parte di questi siti produttivi dispone di propri sistemi di depurazione delle acque o è collegata a un impianto comune di trattamento degli effluenti industriali. Come gli scienziati si aspettavano, i loro effluenti contenevano un’ampia varietà di sostanze madri e di prodotti intermedi e finali. Nelle acque trattate dagli impianti di trattamento degli effluenti industriali è stata rilevata una quantità di sostanze diverse fino a 15 volte superiore rispetto a quella rilevata negli scarichi degli impianti di depurazione che trattano solo effluenti urbani.Il secondo studio si è concentrato sulle aziende che trasformano i principi attivi in prodotti finiti (compresse, capsule, soluzioni, creme, ecc.). Si tratta delle cosiddette industrie di formulazione (o industrie galeniche in campo farmaceutico). I loro effluenti contenevano una gamma molto più limitata di sostanze. Tuttavia, erano anche caratterizzati da improvvisi picchi di concentrazione in seguito al lavaggio degli impianti durante i cambi di produzione.
Per determinare se un composto è pericoloso per l’ecologia dell’acqua, non bisogna guardare solo alla sua concentrazione, ma anche alla sua tossicità e persistenza nell’ambiente. Una delle aziende di sintesi chimica partecipanti ha quindi condotto test di ecotossicità su alghe e piante acquatiche con un laboratorio privato per identificare le sostanze problematiche e definire le priorità di intervento. Questi test hanno rivelato che la tossicità degli effluenti era talvolta dovuta a una singola sostanza e che gli effetti erano percepibili già a concentrazioni molto basse. Grazie a questi risultati, l’azienda ha potuto adattare i propri processi e ridurre notevolmente la tossicità degli effluenti.
È interessante notare che le analisi hanno anche mostrato che i tassi di produzione degli impianti si riflettevano in picchi di concentrazioni ancora rilevabili molto a valle. La stazione di monitoraggio delle acque del Reno situata a valle di Basilea ha misurato picchi attribuibili alla produzione di metadone avvenuta quattro giorni prima in un sito situato più di cento chilometri a monte. "Gli effluenti di un singolo sito industriale possono quindi influenzare la qualità dell’acqua molto a valle, anche quando l’effetto di diluizione è forte", si legge nello studio. Grazie alle informazioni fornite dalla stazione di monitoraggio delle acque del Reno, l’azienda ha potuto intervenire rapidamente per arginare la perdita involontaria di sostanze.
Brevi picchi di concentrazione dopo la pulizia degli impianti
Per lo studio sulle aziende galeniche, gli scienziati hanno utilizzato anche lo spettrometro di massa mobile automatizzato MS2field (vedi anche il video sotto), che consente di monitorare gli inquinanti nelle acque reflue quasi in tempo reale, grazie a misurazioni effettuate a intervalli molto brevi. In questo modo è stato possibile rilevare sostanze che normalmente non compaiono mai nelle acque reflue municipali perché, ad esempio, sono utilizzate nella composizione di farmaci prodotti esclusivamente per il mercato internazionale. Durante le ondate di scarico, come quelle che si verificano dopo il lavaggio di contenitori e impianti, sono state misurate concentrazioni di sostanze attive fino a 1 mg/l all’ingresso degli impianti di trattamento. Questi picchi di concentrazione a breve termine superano di diversi ordini di grandezza i valori normalmente riscontrati negli effluenti domestici.L’importanza di un trattamento preventivo nell’impianto
Le sostanze scaricate dalle industrie chimiche e farmaceutiche sono spesso scarsamente degradate negli impianti di trattamento delle acque reflue convenzionali. Tuttavia, i due studi dimostrano che i siti dotati di efficaci sistemi di trattamento interno possono ridurre significativamente i loro scarichi. Nei siti di produzione galenica, le misure operative stanno già avendo un impatto considerevole. Ad esempio, le analisi condotte in due stabilimenti hanno rivelato che soluzioni altamente concentrate venivano scaricate involontariamente negli effluenti che confluivano direttamente negli impianti di trattamento delle acque reflue. Grazie a queste informazioni, le aziende sono state in grado di fermare questi scarichi molto facilmente. Nell’industria della sintesi chimica, la complessità dei processi è tale che le misure di riduzione devono essere adottate a diversi livelli di emissione degli effluenti, dal sito di produzione fino all’impianto di depurazione centralizzato.I due studi e la collaborazione tra industria e ricerca hanno sensibilizzato tutti i soggetti coinvolti sul problema delle acque reflue nei siti di produzione chimica e farmaceutica e hanno già portato a dei miglioramenti. I risultati sono quindi preziosi anche per altre aziende che cercano di ridurre i propri scarichi nell’ambiente acquatico.
