Sull'idoneità del phillipsite

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9284 (2022) Citare questo articolo

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Sono stati eseguiti test di scambio ionico su acque reflue superficiali per rimuovere l'ammoniaca utilizzando una roccia vulcanica zeolitizzata della Regione Lazio (Italia centrale). La zeolitite (zeolite naturale) è caratterizzata da chabazite, phillipsite e minori quantità di sanidino, leucite e analcime. Dopo esperimenti preliminari su colonna in laboratorio mirati a determinare il tempo di saturazione della zeolitite, è stato realizzato un impianto pilota su un piccolo corso d'acqua nei pressi dell'area del canale di San Giustino (Regione Abruzzo, Italia Centrale). Le acque reflue, caratterizzate da un valore iniziale di ammoniaca compreso tra 5 e 120 mg/l, sono state filtrate con letto zeolitico. I primi risultati sperimentali indicano una riduzione positiva dell’ammoniaca di circa l’80–90% e, in tutti i casi, valori di concentrazione di NH4+ inferiori ai limiti di legge UE. Uno scopo principale di questo articolo è quello di evidenziare che la maggior parte degli studi pubblicati sull'assorbimento di ammoniaca mediante zeolitite piombo con zeolitite a predominanza clinoptilolite, nonostante le grandi e migliori prestazioni delle zeoliti phillipsite-cabazite (miglioramento fino al 61-79% dell'assorbimento di ammoniaca ). Ultimo ma non meno importante, un gran numero di studi pubblicati sono di difficile confronto a causa della scarsa caratterizzazione della zeolitite utilizzata.

L’azoto è un requisito e un elemento altamente richiesto per gli organismi viventi sulla Terra. Nonostante ciò, l’ammoniaca geogenica nelle acque superficiali e sotterranee è solitamente inferiore a 0,2 mg/L1, anche se nell’area del Mediterraneo contenuti fino a 0,6–1 mg/l sono ritenuti indicatori da buoni a discreti della qualità dell’acqua2. Tuttavia, l’aumento delle attività umane ha notevolmente alterato il ciclo globale dell’azoto, soprattutto nei fiumi e nei torrenti, con conseguente eutrofizzazione, formazione di zone ipossiche e aumento della produzione di NO23.

La riduzione dell'ammoniaca dalle acque reflue superficiali è un problema ambientale legato a una serie di attività antropiche, tra cui, tra le altre, le acque urbane residue (sanitarie, acque grigie, ecc.), l'allevamento intensivo di bestiame e l'acquacoltura ittica. La zeolite naturale è stata ampiamente testata e utilizzata come prodotto economico e accessibile per l'assorbimento dell'ammoniaca e infine associata alla precipitazione di N e P e alla valorizzazione come fertilizzante.

Le concentrazioni di ioni ammonio sono almeno un ordine di grandezza più elevate nelle acque reflue urbane rispetto alle acque naturali e anche le impurità inorganiche e organiche sono presenti in quantità maggiori4. Negli ultimi decenni un gran numero di paesi ha sviluppato una legislazione ambientale. Nell'Unione Europea questa è stata unificata dalla Direttiva del Consiglio 91/676/CEE5, che è stata successivamente recepita dai singoli Paesi. Giusto per mostrare il caso dell'Italia (dove si verifica il caso di studio qui esposto) una buona protezione ambientale è stata stabilita dalla cosiddetta "Legge Merli", dove il valore limite per la concentrazione di NH4+ nelle acque reflue è di 15 mg/l6. Valori di concentrazione più elevati potrebbero essere rilevati nelle acque superficiali naturali, principalmente a causa dell'uso agricolo del terreno7. Tale normativa è stata poi ampliata e migliorata con numerose leggi e decreti regolamentari, fino a quando la direttiva dell'Unione Europea5 è stata finalmente recepita e dettagliata8. Il risultato è una spiegazione estremamente dettagliata di ogni caso (specificando anche fatti come la procedura analitica da seguire per ciascun analita studiato) ma alla fine il limite legale per l'emissione di ammoniaca nelle acque superficiali rimane lo stesso (15 mg/L) mentre per le fognature sono due volte (30 mg/L). Anche l’OMS9 concorda con la soglia di 15 mg/L. Inoltre, possiamo notare che la normativa europea è molto dettagliata con riferimento ai requisiti della dichiarazione di portafoglio di impatto ambientale nelle aree antropizzate.

Non rientra negli scopi di questo documento compilare un dataset dei limiti legali ovunque; possiamo semplicemente osservare che soglie legali simili si possono trovare in un gran numero di paesi e che di caso in caso l'enfasi si concentra maggiormente sull'ammoniaca non ionizzata o ionizzata. Inoltre, alcune agenzie ambientali e ministeri nazionali sottolineano gli effetti tossicologici e la relativa soglia sul biota10,11. Pertanto, possiamo concludere che in questo documento prendiamo come valore di riferimento le soglie legali europee per l’ammoniaca e che il surplus di ammoniaca dovuto alle attività antropiche è diffuso in un gran numero di ambienti naturali e il suo assorbimento e la sua mitigazione diventano una questione di grande interesse ovunque. .