Filtrazione

I paesi del Magreb debbono affrontare gli scarichi di acqua inquinata da parte delle industrie locali, come quelle metallurgiche o le concerie, particolarmente inquinanti a causa del loro importante tenore in cromo. D'altro canto, questi paesi caldi devono anche migliorare la loro produzione di acqua potabile, ossia depurare e filtrare le acque chiare disponibili. Nel caso del ritrattamento delle acque industriali, uno dei problemi è anche quello di recuperare le sostanze inquinanti che presentano un valore commerciale, come i metalli pesanti. Questa situazione ha indotto la Commissione europea a sostenere un progetto di ricerca destinato a sviluppare una tecnica per il pretrattamento inorganico delle acque inquinate. Il progetto, che è stato iniziato dal laboratorio Matériaux et Procédés Membranaires del Pr. Cot (Montpellier, FR), si pone come obiettivo quello di produrre nuovi tipi di membrane minerali sfruttando i materiali locali.
Per ottenere un'acqua potabile ad alto livello di sicurezza per l'alimentazione umana, i ricercatori hanno pensato di abbinare diverse tecniche di filtrazione: la microfiltrazione per eliminare le particelle solide e i sedimenti, l'ultrafiltrazione o la nanofiltrazione per l'eliminazione delle macromolecole e delle molecole organiche e l'elettrodialisi per la separazione dei sali sciolti.

Membrane

Usando come supporto fisico argille presenti in Marocco e cordierite, gli scienziati hanno prodotto ceramiche di differenti configurazioni (monotubo o multitubo) e di porosità variabile (da 2,5 a 6,5 µm) con un volume poroso pari in generale al 40%. Le membrane sono preparate a partire da argilla marocchina, ossidi di zirconio, di titanio, di afnio e fosfato di titanile e potassio (KTiOPO4). Quanto alle membrane di microfiltrazione, queste sono state preparate con il metodo detto della "polvere in sospensione", e quelle di ultra e nanofiltrazione mediante il metodo sol-gel.
Con le membrane inorganiche, le interazioni tra la soluzione salina e i componenti della membrana rivestono un ruolo importante nella selettività della membrana stessa. I ricercatori controllano allora il carico totale della membrana, mediante misurazioni di elettroforesi sulla polvere in sospensione, prima del suo deposito sul supporto rigido (ceramico). A pH differenti, la mobilità delle particelle in sospensione viene misurata applicando una tensione elettrica. Quando la mobilità è uguale a zero, il pH della soluzione è detto punto isoelettrico. Per pH elevati, la membrana viene dunque caricata negativamente, ed attira i cationi e respinge gli anioni. I ricercatori hanno allora caratterizzato parecchie serie di membrane in funzione degli ioni da filtrare, badando in modo particolare a quelle da destinare al trattamento degli effluenti contenenti zinco e ioni cloruri.

Installazioni per il trattamento

Dai fiumi che scorrono in prossimità della città di Fez, in Marocco, sono stati effettuati diversi prelievi e sono stati analizzati gli scarichi delle principali fonti di inquinamento, industrie lattiere, frantoi o concerie. Trasferendo i migliori esperimenti da un modulo di membrane di laboratorio di 30 cm² ad una installazione pilota dotata di 1 m² di membrane, i ricercatori hanno ottenuto:
- il rigetto totale di tutte le sostanze in sospensione;
- la diminuzione di un fattore 10 della DCO e della DBO;
- un tasso di rigetto del 30% per i solfati e i cloruri e del 50% per i cationi monovalenti (Na+, K+, Li+, ecc.).
Tuttavia hanno constatato che i cationi bivalenti non erano respinti dalla membrana, probabilmente a causa della complessità chimica degli effluenti da trattare.
Per i partner che vi lavorano "un aspetto interessante del progetto è il buon rigetto dei metalli pesanti e in particolare del cromo nei test sugli effluenti di conceria". Usando come filtro il solo supporto d'argilla marocchina, la percentuale di rigetto del cromo è del 73%, ma sale al 92% se si aggiunge sul supporto una membrana di microfiltrazione a base di ossido di titanio. Lavorando sugli effluenti industriali, i ricercatori hanno allora dimostrato che per le concerie l'inquinamento causato dal cromo poteva essere completamente evitato usando queste tecniche. È così che il progetto ha prodotto una gamma di membrane specifiche adeguate agli scarichi attuali. Facilmente assemblabili in moduli di dimensioni variabili, le membrane sono pronte per applicazioni su più vasta scala.