Tra i contaminanti che richiedono maggiore attenzione nei cicli produttivi industriali rientrano le microplastiche nell’acqua.
La loro presenza, infatti, non riguarda soltanto mari, fiumi e falde. Le microplastiche possono entrare anche nei circuiti industriali, accumularsi nei sistemi di filtrazione e interferire con lavorazioni che richiedono livelli di purezza elevati.
Per le aziende, il problema assume quindi una duplice rilevanza. Da una parte vi è la necessità di limitare la dispersione di materiali plastici nell’ambiente; dall’altra occorre proteggere le apparecchiature da contaminazioni che possono generare inefficienze e costi imprevisti.
Grundfos Water Treatment, leader globale nelle soluzioni idriche ad alta efficienza energetica, sviluppa sistemi per il trattamento dell’acqua pensati per rispondere alle esigenze dei moderni cicli produttivi.
Che cosa sono le microplastiche e perché si ritrovano nell’acqua
Le microplastiche sono frammenti di materiale plastico con dimensioni inferiori a 5 millimetri. All’interno di questa definizione rientrano, quindi, particelle molto diverse tra loro per forma, composizione e grandezza: fibre, granuli, scaglie, sfere e frammenti irregolari.
Le particelle più grandi possono essere visibili a occhio nudo. Quelle più fini, invece, raggiungono dimensioni di pochi micrometri o anche più piccole di un micrometro, indicate più propriamente con il termine nanoplastiche.
In base alla loro origine, le microplastiche vengono distinte in primarie e secondarie:
- Le microplastiche primarie sono prodotte e disperse nell’ambiente direttamente in formato microscopico. Ne fanno parte, per esempio, alcuni granuli plastici, microsfere, polveri polimeriche e particelle impiegate nella produzione di vernici, rivestimenti e materiali compositi.
- Le microplastiche secondarie, invece, derivano dalla degradazione di oggetti plastici più grandi. Imballaggi, contenitori, reti, tessuti sintetici e pneumatici si frammentano progressivamente sotto l’azione della luce solare, del calore, degli agenti atmosferici e dell’abrasione. Il processo può protrarsi per anni. La plastica non scompare, ma si divide in frammenti sempre più piccoli.
Le microplastiche contaminano l’acqua raggiungendo fiumi, laghi e mari principalmente attraverso le piogge, il vento e il deflusso superficiale, che possono trascinare le particelle e i materiali plastici presenti su strade, terreni e aree urbane verso tombini, reti fognarie e corsi d’acqua.
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Che problemi causano le microplastiche nell’acqua di processo?
La presenza di microplastiche nell’acqua impiegata nei processi industriali non costituisce esclusivamente una criticità ambientale.
In base alla loro concentrazione, forma e dimensione, queste particelle possono incidere sull’efficienza dei sistemi di trattamento e sulla qualità del prodotto finale, provocando:
- Ostruzione di filtri, ugelli e valvole: le particelle plastiche possono accumularsi nei sistemi di filtrazione e nei punti caratterizzati da sezioni ridotte, contribuendo all’ostruzione progressiva di ugelli, valvole di precisione, tubazioni sottili e sistemi di dosaggio. Questa condizione può alterare le portate, ridurre l’efficienza degli impianti e rendere necessarie operazioni di manutenzione più frequenti.
- Maggiore carico sui sistemi di filtrazione: le microplastiche possono depositarsi sui mezzi filtranti o sulle membrane e contribuire ai fenomeni di fouling. Nel tempo, questo può determinare un aumento delle perdite di carico, una riduzione della capacità di filtrazione e la necessità di effettuare lavaggi o sostituzioni più frequenti.
- Formazione di depositi: in presenza di particolari condizioni operative, le microplastiche possono aggregarsi con altri solidi sospesi, sostanze organiche e microrganismi, contribuendo alla formazione di depositi sulle superfici dell’impianto. Gli effetti dipendono dalla concentrazione delle particelle, dalle caratteristiche dell’acqua e dalla configurazione del processo.
- Contaminazione del prodotto finale: nei settori in cui la purezza dell’acqua rappresenta un requisito imprescindibile, anche quantità minime di microplastiche possono compromettere la qualità del prodotto. Il rischio interessa soprattutto l’industria farmaceutica, il settore alimentare e delle bevande, l’elettronica, la cosmetica e la produzione di componentistica ad alta precisione. Anche particelle microscopiche possono provocare difetti qualitativi, non conformità e costose rilavorazioni.
- Maggiori difficoltà nel ricircolo dell’acqua: i sistemi di ricircolo permettono di ridurre i consumi idrici, ma la presenza di microplastiche può complicare il trattamento dell’acqua prima del suo riutilizzo. In base alla quantità, alle dimensioni e alla forma delle particelle, queste possono accumularsi sui filtri o sulle membrane, ridurne la capacità di filtrazione e richiedere lavaggi più frequenti o ulteriori fasi di separazione. Ciò può comportare maggiori consumi energetici e costi di gestione dell’impianto superiori.
Microplastiche nell’acqua: soluzioni industriali per rimuoverle
La rimozione delle microplastiche e delle particelle più fini nell’acqua utilizzata per i cicli industriali richiede tecnologie scelte in base alla loro dimensione, forma e composizione, oltre che al livello di purezza richiesto. Nei processi industriali, i sistemi più utilizzati sono:
- Filtrazione meccanica fine: utilizza cartucce, filtri a sacco, reti o altri elementi filtranti con differenti gradi di ritenzione. Viene impiegata come primo livello di trattamento per rimuovere le particelle più grandi e proteggere le membrane più selettive. La capacità di separazione dipende dalle caratteristiche e dal grado di filtrazione nominale o assoluto del sistema utilizzato.
- Microfiltrazione: utilizza membrane con pori indicativamente compresi tra 0,1 e alcuni micrometri. Consente di rimuovere solidi sospesi e una parte significativa delle microplastiche, in funzione delle loro dimensioni, della forma e delle caratteristiche della membrana.
- Ultrafiltrazione: utilizza membrane con pori indicativamente compresi tra 0,01 e 0,1 micrometri. Rimuove particelle fini, fibre, colloidi e numerosi microrganismi, rappresentando una barriera efficace anche per molte microplastiche di piccole dimensioni.
- Nanofiltrazione: utilizza membrane più selettive rispetto alla microfiltrazione e all’ultrafiltrazione. Può trattenere particelle di dimensioni nanometriche, sostanze organiche e una parte dei sali multivalenti. Le prestazioni dipendono non soltanto dalle dimensioni dei contaminanti, ma anche dalla loro carica e dalle caratteristiche della membrana.
- Osmosi inversa: offre un livello di separazione molto elevato attraverso membrane dense e selettive. Permette di ridurre sali disciolti, molecole organiche, microplastiche, nanoplastiche e altri contaminanti di dimensioni molto ridotte. Viene generalmente impiegata quando il processo richiede standard di purezza particolarmente elevati.
Queste tecnologie possono essere utilizzate singolarmente oppure integrate in sequenza. La combinazione più adatta dipende dalla qualità dell’acqua in ingresso, dal processo produttivo e dagli standard richiesti.
Le soluzioni Grundfos W.T. dedicate al trattamento dell’acqua consentono di integrare sistemi di filtrazione avanzata, dosaggio e controllo in configurazioni sviluppate sulle caratteristiche del processo produttivo. La gestione coordinata delle diverse fasi permette di migliorare la rimozione delle particelle plastiche, controllare i cicli di lavaggio delle membrane e mantenere costante la qualità dell’acqua trattata.
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