L’industria tessile si caratterizza per un elevato consumo di acqua, energia e prodotti chimici ausiliari. Ciò si traduce nella generazione di una grande quantità di acque reflue, con elevate concentrazioni di coloranti, inquinanti organici biodegradabili e refrattari, sostanze in sospensione, tensioattivi, sali e composti clorurati. Inoltre, poiché nella maggior parte dei casi la produzione è discontinua, esiste una grande variabilità nella quantità e nella natura dell’inquinamento delle acque reflue generate. Queste caratteristiche rendono questo un effluente industriale di difficile trattamento.
I requisiti normativi, così come la necessità di risparmiare energia e riutilizzare l’acqua nell’industria, rendono necessario sviluppare nuovi processi che permettano di eliminare l’inquinamento dell’acqua consentendo al contempo la reintegrazione dell’effluente nel processo produttivo.
Uno dei parametri che richiede maggior impegno per la sua eliminazione – con costi ragionevoli – è il colore. I coloranti di solito non sono tossici, ma sono molto poco biodegradabili. In un impianto di depurazione urbano si stima che venga eliminato solo il 20%-30% del colore dell’effluente. Inoltre, i coloranti si manifestano nell’acqua a concentrazioni molto basse, quindi l’efficienza di rimozione deve essere molto elevata.
Tradizionalmente sono state applicate diverse tecnologie basate su trattamenti fisico-chimici per l’eliminazione del colore dagli effluenti tessili. Tuttavia, esistono altre possibilità che si stanno facendo strada in base al tipo di colorante da eliminare. Di seguito vengono esaminate le tecniche che, a seconda del caso specifico, possono essere utilizzate per trattare il colore nelle acque reflue, indicando vantaggi e svantaggi:
- Coagulazione-flocculazione: si basa sull’aggiunta di polielettroliti o flocculanti inorganici (sali di ferro o alluminio), che formano fiocchi con le molecole di colorante facilitandone l’eliminazione per decantazione. Le efficienze di rimozione sono elevate, ma nel processo si generano fanghi che devono essere trattati. I migliori rendimenti si ottengono applicando un eccesso di coagulante, anche se ciò può aumentare la concentrazione di contaminante nell’effluente.
- Processo Fenton: il colorante viene ossidato con una combinazione di perossido di idrogeno e solfato ferroso (reagente Fenton), in condizioni acide. L’agente responsabile dell’ossidazione è il radicale ossidrile, molto reattivo; si forma per decomposizione catalitica del perossido di idrogeno in ambiente acido. I radicali ossidrile ossidano il colorante e il composto formato precipita con lo ione ferrico e composti organici. I vantaggi di questa alternativa sono molteplici: si ottengono alte velocità di decolorazione se le concentrazioni dei reagenti coinvolti sono elevate, non si formano composti clorurati come in altre tecniche ossidanti e non ci sono limitazioni di trasferimento di massa trattandosi di un sistema omogeneo. Tuttavia, i principali svantaggi sono i costi associati al trattamento dei fanghi (si genera una grande quantità di fanghi poco densi e quindi difficili da decantare) e i costi dei reagenti (è necessaria un’aggiunta continua e stechiometrica di Fe(II) e H2O2).
- Ozonizzazione: le molecole di colorante vengono distrutte grazie all’elevata capacità ossidante dell’ozono. La reazione di ossidazione è rapida, si possono trattare alti volumi, non si generano residui né fanghi e si ottiene un effluente incolore e con bassa DQO. Tuttavia, deve essere verificata la tossicità dell’effluente, poiché in alcuni casi i composti generati sono più tossici dei coloranti di partenza. Un altro grande svantaggio dell’ozonizzazione è il breve tempo di vita media dell’ozono, circa 20 minuti, che incide significativamente sul costo del processo. È stato osservato che quando la produzione di ozono è integrata con l’aggiunta di perossido di idrogeno, si ottiene un aumento significativo sia della velocità che dell’efficienza di rimozione.
- Tecnologia a membrane: consente una separazione efficace delle molecole di colorante e di altri composti di dimensioni maggiori rispetto ai pori della membrana selezionata. Principalmente si utilizzano membrane a osmosi inversa e nanofiltrazione. Con questo procedimento è possibile trattare grandi volumi di effluente in modo continuo e con un alto grado di separazione. Gli effluenti risultano di qualità eccellente e nella maggior parte dei casi consentono il riutilizzo. I principali svantaggi di queste tecniche sono la generazione di un residuo con alta concentrazione di contaminante e la difficoltà e il costo di sostituzione delle membrane.
- Adsorbimento: si basa sulla ritenzione fisica delle molecole di colorante sulla superficie dell’adsorbente utilizzato. L’efficacia del processo di adsorbimento è influenzata da una grande varietà di parametri, tra cui l’interazione tra colorante e adsorbente, la superficie specifica di quest’ultimo, la dimensione della molecola di colorante, la temperatura, il pH e il tempo di contatto. Pertanto, è fondamentale il tipo di adsorbente scelto. Un adsorbente molto utilizzato è il carbone attivo, anche se si impiegano altri adsorbenti inorganici. I processi di adsorbimento generano effluenti di alta qualità, ma presentano una serie di svantaggi che li rendono non competitivi per il trattamento di effluenti colorati: sono processi lenti; non selettivi, quindi c’è competizione tra le molecole di colorante e altri composti presenti nell’effluente; non distruttivi, generando un residuo che deve essere eliminato; la desorbimento è un processo difficile e costoso e, infine, gli adsorbenti sono generalmente costosi.
- Tecniche elettrochimiche: si basano sull’idrolisi del colorante tramite agenti secondari generati elettroliticamente mediante l’applicazione di un potenziale. I processi sono puliti, operano a bassa temperatura e in molti casi non richiedono l’aggiunta di prodotti chimici alle acque reflue. Tuttavia, il loro elevato consumo energetico e la generazione di composti secondari da reazioni parallele riducono il potenziale del metodo.
- Processi biotecnologici: l’applicazione di microrganismi alla degradazione di acque contenenti coloranti sintetici è un’opzione interessante per i vantaggi derivanti dal trattamento biologico, essendo processi relativamente economici e in grado di permettere la degradazione parziale o totale dei componenti iniziali. Sebbene con il processo convenzionale a fanghi attivi aerobici il colorante non venga degradato e la bassa efficienza di rimozione sia attribuita all’adsorbimento sui fanghi, con processi anaerobici si ottengono elevate efficienze di rimozione per una vasta gamma di coloranti, anche se la cinetica del processo è lenta. Inoltre, si stanno sviluppando sistemi in cui il colorante viene degradato tramite l’azione di enzimi prodotti da funghi ligninolitici in colture in vivo e in vitro. Sono processi molto selettivi che raggiungono rendimenti molto elevati. Tuttavia, non sono processi economici e si stanno sviluppando per applicazioni continue, recuperando gli enzimi utilizzati.
Il trattamento degli effluenti colorati è un problema ambientale che non è ancora stato risolto in modo soddisfacente per ottenere, in generale, un’elevata efficienza mediante un processo stabile, sostenibile ed economico. La scelta della tecnologia più conveniente dipende da numerosi fattori, come il colorante utilizzato, la quantità e la varietà di inquinanti presenti nell’acqua, la portata scaricata, il regime di produzione, ecc. In ogni caso, è assolutamente fondamentale, per garantire il successo nella scelta della tecnologia e nella progettazione del trattamento, effettuare una completa campagna di caratterizzazione dello scarico.