I ricercatori dell’Indian Institute of Technology Guwahati hanno sviluppato un nuovo sistema in grado di rimuovere efficacemente il 99% dell’arsenico dall’acqua contaminata a basso costo. Il sistema di elettrocoagulazione ha dimostrato la capacità di rimuovere i contaminanti in pochi minuti, rendendolo adatto all’uso in regioni con accesso limitato a complesse infrastrutture di trattamento delle acque.
A causa della rapida industrializzazione e della crescita urbana, la dipendenza globale dalle acque sotterranee è aumentata in modo significativo. In molte regioni, le acque sotterranee contengono arsenico rilasciato da formazioni rocciose naturali o da attività umane come l’estrazione mineraria e l’agricoltura. In un comunicato stampa, l’IIT Guwahati ha affermato che l’esposizione a lungo termine può causare seri problemi di salute, inclusi danni agli organi e cancro.
“Circa 140 milioni di persone nel mondo sono esposte a livelli di arsenico non sicuri, con India, Bangladesh e parti del Sud America tra i più colpiti. Per affrontare questo problema, sono stati sviluppati molti metodi convenzionali e, sebbene alcuni abbiano avuto successo, sono difficili da implementare in ambienti non controllati. La maggior parte dei metodi si basa sull’aggiunta di sostanze chimiche, periodi di trattamento estesi e attrezzature sofisticate. Inoltre, i metodi devono essere eseguiti in loco e hanno il potenziale per creare fanghi in eccesso, aumentando i tempi e i costi energetici per lo smaltimento”, si legge nella stampa. rilasciare. Ha inoltre affermato che l’elettrocoagulazione offre un approccio diverso. Invece di aggiungere sostanze chimiche esterne, utilizza la corrente elettrica per rilasciare ioni metallici dagli elettrodi immersi nell’acqua.
“Questi ioni si legano all’arsenico e ad altri contaminanti, consentendo loro di aggregarsi e di essere rimossi dall’acqua attraverso la sedimentazione o la flottazione. Il processo è relativamente semplice da utilizzare e riduce la necessità di manipolazione chimica. I sistemi di elettrocoagulazione tradizionali utilizzano elettrodi fissi, che possono rallentare il processo e causare la formazione di depositi sulla superficie dell’elettrodo nel tempo, riducendo l’efficienza. Per superare molte delle inefficienze del sistema rilevate, il team dell’IIT Guwahati, sotto la guida del Prof. Mihir Purkait, professore del Dipartimento di Ingegneria Chimica dell’IIT Guwahati, ha configurato un sistema di elettrocoagulazione con un anodo rotante e un catodo stazionario”, si legge nel comunicato stampa.
Parlando dell’applicazione della tecnologia per la mitigazione dell’arsenico, il Prof. Mihir K. Purkait del Dipartimento di Ingegneria Chimica, IIT Guwahati ha affermato: “L’elettrocoagulazione, combinata con un sistema di elettrodi rotanti, offre una soluzione efficiente per l’acqua contaminata da arsenico. In questo processo, una corrente elettrica controllata dissolve un elettrodo di ferro sacrificale mentre la sua rotazione migliora la miscelazione e il trasferimento di massa, portando alla generazione uniforme di specie coagulanti del ferro che legano efficacemente l’arsenico presente nell’acqua.”
Allo stesso tempo, le sottili bolle di gas formate durante il processo si attaccano ai fiocchi carichi di arsenico e li sollevano in superficie per una facile separazione. Secondo il prof. Purkait, l’uso di elettrodi di ferro rotanti migliora significativamente l’efficienza di rimozione pur mantenendo bassi i costi operativi, rendendo la tecnologia particolarmente adatta per la rimozione dell’arsenico in condizioni ottimizzate.
Test di laboratorio utilizzando sia acqua sintetica che campioni di acqua sotterranea reale hanno dimostrato che il sistema potrebbe trattare 1 m3 di acqua contaminata utilizzando solo circa 0,36 unità di elettricità. Alle tariffe elettriche prevalenti, ciò si traduce in un costo di trattamento di circa Rs. 8-9 ogni 1.000 litri. In condizioni ottimizzate, le concentrazioni di arsenico sono state ridotte ben al di sotto della linea guida dell’Organizzazione Mondiale della Sanità di 10 microgrammi per litro entro due o tre minuti.
Il sistema ad anodo rotante ha inoltre prodotto significativamente meno fanghi rispetto ai sistemi di elettrocoagulazione convenzionali, con una sedimentazione più rapida e una gestione più semplice. La tecnologia EC rappresenta un’alternativa economica ai tradizionali sistemi a membrana e ad adsorbimento, in particolare per la rimozione dell’arsenico. Per un piccolo impianto su scala comunitaria (10-50 chilolitri al giorno), un sistema EC costa in genere Rs. 8-15 lakh, mentre un sistema convenzionale costa tra Rs. 12-20 lakh.
A capacità di media scala (100-500 chilolitri al giorno), il sistema EC costa Rs. 30-80 lakh, mentre i sistemi basati su RO spesso superano Rs. 1-2 milioni. Operativamente, il sistema EC non richiede membrane costose o frequenti dosaggi chimici, e la manutenzione è in gran parte limitata alla sostituzione degli elettrodi. Al contrario, i sistemi a membrana comportano costi operativi elevati dovuti all’imbrattamento della membrana, alla sostituzione e alle operazioni ad alta intensità energetica.
La tecnologia sviluppata è particolarmente adatta per le aree rurali e semiurbane, dove l’accessibilità economica, la robustezza e la facilità d’uso sono fondamentali. I risultati di questo studio sono stati pubblicati sul prestigioso Separation and Purification Technology Journal in un articolo scritto in collaborazione dal Prof. Mihir Kumar Purkait e dal suo ricercatore Mukesh Bharti. Come passo successivo, il team intende testare il sistema sviluppato in condizioni reali e valutarne le prestazioni a lungo termine in acque sotterranee contenenti molteplici contaminanti come fluoruro e ferro.
Il gruppo di ricerca sta discutendo con M/S Kakati Engineering Pvt. Ltd., Sivasagar, Assam, per la fabbricazione e l’installazione del sistema. L’ulteriore commercializzazione della tecnologia sviluppata sarà avviata una volta confermata una fonte di finanziamento adeguata.
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