Questo studio, che si inquadra nelle attività di Ricerca di Sistema, si propone di individuare e valutare processi innovativi nel settore chimico, 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. Nel presente Rapporto, che segue e completa quello emesso a Giugno (A0/020126 intitolato Processi elettrochimici emergenti) si passano in rassegna alcune elettrotecnologie innovative, valutandone gli aspetti di maturità tecnico-economica, i consumi specifici di energia elettrica e le prospettive di mercato. In particolare, si prendono in considerazione quelle applicazioni in campo chimico, che richiedono un uso intensivo dell’energia elettrica nei processi elettrolitici, di separazione a membrana e di estrazione con fluidi supercritici. I processi qui esaminati, per le moderate condizioni operative, l’elevata efficienza e la prevenzione dell’inquinamento, sono riconosciuti ed apprezzati per le loro caratteristiche di compatibilità ambientale nella prospettiva di uno sviluppo sostenibile. Alcuni, inoltre, sono adatti a fornire soluzioni adeguate anche ai problemi di polluzione mediante il recupero e la valorizzazione degli effluenti industriali, la bonifica delle acque di processo e dei terreni contaminati oltre che per il trattamento delle acque potabili. Nel settore elettrochimico, si registrano affinamenti della tecnologia degli elettrolizzatori a membrana per la produzione cloro-soda, che consentiranno una maggiore produttività con significative riduzioni dei consumi elettrici. Un nuovo processo sviluppato da DuPont per il ricircolo del cloro dagli scarti di HCl anidro permette di triplicare la produttività, riducendo allo stesso tempo i consumi elettrici specifici. Permangono le resistenze alla diffusione dei processi elettrochimici nel settore organico nel campo della chimica fine. Negli ultimi anni, tuttavia sta crescendo l’importanza, accanto alle tradizionali reazioni di sintesi asimmetrica catalitica, di metodi di elettrosintesi, in parte già affermati a livello commerciale, per l’ottenimento di composti chirali. Questi trovano applicazioni soprattutto nel settore farmaceutico, dove costituiscono un segmento di mercato per 50 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuale del 25%. Nei trattamenti delle acque potabili, l’ipoclorito, nonostante gli aspetti critici legati alla formazione di trialometani, rimane il principale disinfettante per i bassi costi, ma anche perché, tra le alternative possibili, il biossido di cloro e l’ozono non garantiscono l’eliminazione delle tracce di ammoniaca o il mantenimento della disinfezione residua lungo le linee di distribuzione. L’adozione del ferrato sembra promettente, ma richiede lo sviluppo di sistemi di elettrolisi per la sua produzione su scala adeguata. Significativi passi in avanti sono stati conseguiti anche dai sistemi di rimozione dei nitrati e dell’arsenico. Sono ormai disponibili a livello commerciale celle di elettrolisi per l’abbattimento dei metalli pesanti e la decontaminazione da cromati e cianuri, che rispondono in pieno alle richieste per il riciclo delle acque di processo e la restituzione a norma degli effluenti. Differente è invece la situazione per quanto riguarda la mineralizzazione delle sostanze organiche. Mentre la loro bonifica mediante trattamenti con ossidanti chimici (ipoclorito, acqua ossigenata, ozono,

ecc.) acquistati sul mercato o prodotti in situ è una pratica ormai largamente diffusa, molto lavoro in termini di R&D rimane da fare per lo sviluppo di adeguati materiali anodici per l’elettro-incenerimento diretto dei reflui all’interno di celle di elettrolisi che operano contemporaneamente come generatori di specie ossidanti e come reattori. Questa strada è in prospettiva la più economica perché avvantaggiata, rispetto ai più convenzionali trattamenti con reagenti chimici, da consumi inferiori di energia elettrica, dall’assenza di costi di trasporto e di immagazzinamento dei reagenti e da condizioni operative intrinsecamente più sicure. Notevoli sono i progressi delle tecniche elettrocinetiche per la bonifica dei terreni, fanghi, sedimenti e acque di falda da metalli pesanti e sostanze organiche. Sembra avviata una prima fase di diffusione commerciale di nuovi processi più economici rispetto a quelli concorrenti. Nel settore delle tecnologie a elettro-membrana, il processo di elettrodeionizzazione in continuo per la produzione di acqua ad elevata purezza ha raggiunto un significativo livello di maturità e viene proposto con forza crescente a livello commerciale. Sistemi con capacità fino a 170 m 3 /h, si avviano a sostituire, per molte applicazioni che vanno dal settore farmaceutico fino alle centrali di potenza, quelli tradizionali a resine di scambio ionico, per gli ingombri più ridotti, i minori costi di investimento e di esercizio, oltre che per la maggiore semplicità e sicurezza legate all’assenza di manipolazione di reagenti chimici. Nel campo delle membrane in pressione si allargano le applicazioni per il recupero delle sostanze organiche volatili emesse dagli impianti chimici, mentre si affacciano nuove tecniche, che grazie alla formazione di aggregati micellari, permettono la separazione degli organici e dei metalli pesanti dagli effluenti liquidi mediante la normale ultrafiltrazione, evitando così il ricorso alle elevate pressioni richieste dall’osmosi inversa. Si registrano infine le crescenti applicazioni dei fluidi supercritici come solventi in sostituzione degli organici clorurati, per i processi di estrazione e di sintesi di prodotti chimici e materiali polimerici, cosiccome nella tecnologia delle polveri. Sono interessati numerosi settori che vanno dall’industria agro- alimentare, farmaceutica, cosmetica e tessile fino a quella petrolchimica. Gli sviluppi futuri fanno prevedere un’espansione di questa tecnologia soprattutto nel settore alimentare, qualora una normativa più stringente induca un forte aumento dei costi dei processi classici di estrazione.