A2C - Consulenza tecnica specialistica News Progettazione La sonochimica un esempio di Green Economy e Circular Economy
La sonochimica un esempio di Green Economy e Circular Economy
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sonochimica-7Attualmente, una delle principali problematiche che sta affrontando il settore delle chimica e della chimica fine in particolare (settore chimico-farmaceutico, chimico polimerico, ecc.) è la mancanza di una alternativa concreta alla “schiavitù” o dipendenza totale [o quasi], per la produzione delle materie prime, da fonti fossili (petrolio, carbone, ecc.).

 

A titolo di esempio, basti pensare che la grandissima maggioranza dei composti organici (solventi organo clorurati) utilizzati per produrre farmaci di base, principi attivi, antibiotici e vaccini, derivano da fonti fossili. Questo comporta, oltre che un aggravio di costi di produzione per le aziende, costrette continuamente ad importare dai paesi produttori (Cina, paesi arabi, ecc.) questi composti, anche un impatto ambientale notevole in considerazione del fatto che, i suddetti composti, sono ormai sottoposti a controllo rigido da parte delle normative ambientali nazionali ed internazionali. Questo spinge e sta spingendo, infatti, le aziende, ad investire ingenti capitali sia per ottemperare alle prescrizioni normative, sia per limitare i costi di gestione e smaltimento delle relative matrici ambientali (aria, acqua, rifiuti, ecc.).

Allora come rimediare alla dipendenza da fonti fossili ?

Come si possono ridurre gli impatti sulle matrici ambientali, senza aumentare i costi di gestione interna delle aziende nel ridurre gli stessi ?

 

Quali tecnologie risultano o possono essere efficaci nel ridurre certi impatti ?

sonochimica-5Le risposte a queste domande non sono univoche però, in risposta all’ultima domanda, esistono oggi delle tecnologie in ambito chimico-fisico che possono essere una valida soluzione.
La vera sfida di oggi, infatti, è quella di avviarsi ad una transizione sempre più efficace e rapida verso una ingegneria e chimica verde, il che vuol dire verso una ingegneria attenta a processi che riducano il più possibile (ad esempio) le materie prime in ingresso (riutilizzo e/o meno consumo di materie prime) o riduzione dei rifiuti prodotti ed una chimica che utilizzi sempre meno sostanze dannose per l’ambiente (riduzione di solventi organici ed inorganici a vantaggio di reazioni o processi che utilizzino fluidi supercritici od acqua).
In ottica di “ green economy ” e di “circular economy”, cioè in ottica di una economia che sia sempre più orientata verso la sostenibilità e verso le famose “ quattro R ” dell’economia circolare (Recupero, Riciclo, Riutilizzo, Riduzione), la sonochimica ben si colloca fra le discipline fondamentali per avviarsi verso questa importante transizione.

 

 

Ma cosa è la sonochimica ?

La sonochimica è una promettente branca della chimica-fisica che studia le interazioni degli ultrasuoni (cioè frequenze > 20 kHz, non udibili all’orecchio umano) sui sistemi chimici.

Non è sbagliato ormai affermare che questa disciplina, dopo oltre 30 anni di studi ed applicazioni, ha ormai raggiunto la piena maturazione spingendo studiosi e progettisti ad utilizzarla ormai in molti ambiti (biotecnologie agro-industriali, trattamento acque, food processing, ecc.).
Ma come agiscono gli ultrasuoni ad esempio sulle soluzioni ?
Gli effetti degli ultrasuoni sulle soluzioni sono la conseguenza del fenomeno della cavitazione, che è la formazione, la crescita e il collasso delle microbolle gassose in fase liquida.
Le microbolle crescono nel periodo di alcuni cicli fino a raggiungere una dimensione di equilibrio per la particolare frequenza applicata per poi collassare improvvisamente (dopo circa 500 us). Gli intensi effetti locali (meccanici, termici e chimici) dovuti all'improvviso collasso di quelle bolle (con formazione di una vera e propria onda d’urto, a frequenze più alte, tra i 150 – 2000 kHz) innescano reazioni radicaliche che consentono di migliorare sia parametri fisici (cinetica chimica, meccanismi di reazione, ecc.) che chimici agendo direttamente sulle molecole.

 

 

 

Esempio di applicazione

sonochimica-6Ma, tornando all’impatto sulle matrici ambientali, quali sono i vantaggi nell’applicare le tecnologie ultrasoniche, ad esempio per il trattamento delle acque reflue ?
I vantaggi derivanti dall’applicazione degli ultrasuoni in un impianto per il trattamento delle acque reflue, possono essere molteplici (l’elenco non è esaustivo):

  1.  l'integrazione di un sistema ad ultrasuoni in un impianto di trattamento convenzionale aumenta l'efficienza dei processi di coagulazione, flocculazione;
  2.  il pretrattamento ad ultrasuoni degli effluenti dei processi industriali prima dello scarico alle operazioni di biotrattamento riduce il carico tossico decomponendo complesse strutture molecolari;
  3. aumenta il degassamento: rimuovendoil cloro in eccesso;
  4. migliorano l’azione biocida ed i processi di disinfezione: aumentando l’efficienza dei battericidi (gli ultrasuoni possono agire infatti in condizioni di torbidità maggiore rispetto ai tradizionali metodi UV);
  5. migliorano la degradazione dell’azoto (nitrificazione e denitrificazione): gli ultrasuoni decompongono la biomassa batterica dai fanghi in eccesso. Ciò rende il contenuto delle cellule disponibile come trasportatore di carbonio (consentendo un meno utilizzo di solventi od altre fonti di carbonio esterno [come il metanolo ad esempio]),che può essere aggiunto al processo di denitrificazione. Allo stesso tempo, aumenta la degradazione dell'azoto.
  6. migliorano la digestione anaerobica: il metodo convenzionale di digestione dei fanghi di depurazione è limitata dalla fase di idrolisi (limite di digestione tecnica). Il trattamento dei fanghi con gli ultrasuoni supera questo limite. Il processo di digestione anaerobica viene intensificato e si ottiene un'ulteriore degradazione. Ciò riduce la quantità di fanghi residui digeriti, mentre aumenta la produzione di biogas.
  7. dispersione: gli ultrasuoni sono in grado di omogeneizzare le miscele prima della successivo trattamento e sono in grado di disperdere delle sostanze chimiche utilizzate nel trattamento.

 

Quindi, in sintesi, i vantaggi derivanti dall’utilizzo degli ultrasuoni si ottengono:

  • nella linea di depurazione acque (in ogni fase del trattamento [primario, secondario, terziario])
  • nella linea di depurazione fanghi (digestione anaerobica)

Questo è solo un esempio di come la sonochimica si sposi in pieno con i principi della green economy e della circular economy.

 

 

Contattaci per maggiori informazioi 

Da alcuni anni, noi come gruppo A2C, stiamo lavorando attivamente nei gruppi di ricerca e sviluppo in ambito europeo ed internazionale nel proporre soluzioni che utilizzino le tecnologie ultrasoniche anche in altri settori (produzione materie prime per il settore chimico, biotecnologie agro-industriali, ecc.).

Siete interresati a saperne di più? Contattateci ad Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo.

 

 

 

 

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Ultimo aggiornamento Sabato 19 Febbraio 2022 13:58
 

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