Questo studio, che si inquadra nelle attività di Ricerca di Sistema, si propone di individuare e valutare processi innovativi fondati sull’uso di energia elettrica, che meritano attenzione sia per la loro superiore efficienza, sia per la capacità di contribuire a ridurre l’impatto ambientale. In particolare, si riporta lo stato dell’arte dei processi di ossidazione chimica ed elettrochimica per la decontaminazione di reflui industriali contenenti materiali organici e con una domanda di ossigeno (COD) inferiore a 20 mila ppm. Si descrivono gli effluenti interessati a questi trattamenti di bonifica, in genere complementari a quello biologico con fanghi attivi, e gli indici chimici utilizzati per descrivere il loro livello di contaminazione, anche in relazione agli aspetti normativi. La loro bonifica mediante trattamenti in situ con ossidanti chimici è una pratica, ormai abbastanza diffusa nei principali paesi industrializzati, che si avvale di impianti convenzionali, in condizioni blande di temperatura pressione e quindi con moderati costi di investimento. Impianti anche di larghe capacità che utilizzano ossidanti energici come l’acqua ossigenata, perossidisolfati, cloro e ipoclorito, prodotti dall’industria chimica e trasportati in situ, oppure generati localmente in unità di piccole dimensioni (es. ozonizzatori, cloratori) sono attivi per i trattamenti di reflui provenienti da vari settori industriali quali quello tessile (coloranti e tensioattivi), petrolchimico (fenoli), galvanoplastico (cianuri), chimico e cartario. Il cloro, soprattutto come ipoclorito, è l’ossidante più economico e più largamente adottato, anche se, in sua sostituzione, l’ozono e l’acqua ossigenata trovano sempre più larga diffusione per ragioni di maggiore compatibilità ambientale. Inoltre processi relativamente innovativi che si avvalgono di miscele attivate dalla formazione di radicali ossidrilici (ozono-acqua ossigenata e reattivo di Fenton) cominciano a trovare impieghi per la detossificazione e decolorazione di reflui di svariate origini. Significative attività di R&D sono state dedicate, soprattutto nello scorso decennio, allo sviluppo di processi di incenerimento elettrochimico fondati su trattamenti diretti dei reflui organici all’interno di celle di elettrolisi che operano contemporaneamente come generatori di specie ossidanti e come reattori. Un’indagine preliminare dei costi indica questa strada come la più economica perché avvantaggiata, rispetto ai più convenzionali trattamenti chimici di bonifica, da consumi inferiori di energia elettrica, dall’assenza dei costi di trasporto e immagazzinamento dei reagenti e da condizioni operative intrinsecamente più sicure. Questa nuova tecnologia, favorita peraltro dalla disponibilità sul mercato di apparecchiature di elettrolisi modulari di varia capacità e caratteristiche, trova per ora poche applicazioni spesso confinate ad esperienze con impianti pilota. Ciò è principalmente motivato dai limiti di sviluppo dei materiali elettrodici utilizzati nei processi ossidativi per via anodica o catodica.

Infatti i materiali più comunemente adottati nelle celle commerciali (DSA, a base di metalli nobili o ossidi di metalli di transizione, carboni, ecc.), impiegati in qualche caso particolare per la decolorazione o la deodorizzazione dei reflui, presentano rendimenti in corrente inadeguati per l’elettro-incenerimento completo dei più comuni contaminanti, a meno di operare in ambienti contenenti cloruri e quindi attraverso la formazione del cloro attivo e di intermedi clorurati organici. D’altra parte i materiali anodici specificatamente studiati e sviluppati per formare radicali ossidrilici, particolarmente attivi nell’elettro-incenerimento, non sono ancora pienamente maturi per queste finalità. Tra questi, quelli più promettenti con depositi di ossidi di piombo o di stagno opportunamente dopati non presentano un’adeguata durata di vita in cella e probabilmente per questa ragione non sono prodotti su scala commerciale. Quelli a base di ceramici conduttivi (Ebonex) o diamante sintetico richiedono invece più sicure conferme e uguali considerazioni valgono per i materiali catodici con formazione di acqua ossigenata con esperienza apparentemente molto limitata. In Italia, le attività di R&D dei processi di incenerimento elettrochimico possono trovare motivazioni specifiche in vista della bonifica dai fenoli delle acque di vegetazione derivanti dall’industria olearia. Questa necessità giustificata dagli enormi volumi dei reflui in gioco, superiori a 1 milione di m 3 /anno, potrebbe diventare urgente qualora non venissero ulteriormente prorogate le attuali deroghe alla normativa vigente. Un altro campo di interesse riguarda la bonifica dei percolati di discarica dei RSU, anch’essi contenenti fenoli e composti aromatici ed alifatici alogenati tossici, cianuri ecc., prodotti annualmente per 1,7 milioni di tonnellate.