Rimozione di inquinanti biopersistenti su materiali cellulosici adsorbenti di origine agroalimentare.

Il lavoro di tesi si è principalmente incentrato sullo studio del processo di adsorbimento, come tecnologia innovativa nel processo di trattamento e depurazione delle acque reflue industriali, ricche di metalli pesanti.
I metalli pesanti costituiscono una classe di contaminanti inorganici, la cui presenza nei comparti ambientale rappresenta uno dei più gravi problemi ambientali a causa del forte impatto igienico sanitario da essi generato. Tale circostanza è dovuta alle loro caratteristiche di: bioaccumulabilità, persistenza e tossicità.
L’adsorbimento è un processo di trasferimento di massa che si esplica alla interfaccia solido-liquido, dei materiali che si pongono in contatto. Gli inquinanti disciolti in soluzione, interagendo con la superficie esterna del materiale biosorbente, vengono ritenuti e concentrati tramite forze elettrostatiche deboli (Van der Waals) ed interazioni legate alla geometria sia delle specie ritenute sia del materiale adsorbente (effetto setaccio).
In questo lavoro di tesi si è analizzato e studiato il comportamento di un tipico materiale naturale, adsorbente non convenzionale quale la sansa esausta, rinveniente dalla fase di estrazione con solventi del processo di molitura delle olive, nella ritenzione di metalli pesanti disciolti in soluzione.
La sansa di olive è composta nella sua interezza da pellicole di buccia, residui della polpa e frammenti di nocciolo, e presenta il triplice vantaggio di essere un materiale adsorbente efficace, efficiente ed economico.
Al fine di valutare l'efficienza della sansa e del processo di adsrobimento stesso, durante il lavoro di tesi, sono state condotte delle prove sperimentali, nello specifico prove termodinamiche di equilibrazione (batch) e cinetiche in condizioni dinamiche (colonna). Lo studio delle interazioni alle interfacce solido-liquido ha consentito l’ottenimento dei principali parametri progettuali per installazioni in piena scala. Nello specifico, le prove sperimentali hanno fatto riferimento a sistemi “batch” e prove dinamiche in colonna con l’obiettivo di rimuovere metalli pesanti (Pb++, Cd++, Ni++) da soluzioni acquose, utilizzando i citati rifiuti lignocellulosici di scarto (sansa).
Le prove termodinamiche di equilibrazione sono state condotte mediante contenitori (batch) di laboratorio, dove quantitativi discreti di materiale biosorbente sono stati posti a contatto con una soluzione ternaria di nichel, cadmio e piombo a 10 ppm di concentrazione. Tali prove hanno permesso di ottenere le isoterme di equilibrio relative ai modelli teorici di Freundlich e Langmuir, e di valutare i quantitativi teorici di biosorbente necessari per la rimozione delle tre specie metalliche da soluzioni acquose riproducenti le composizioni medie dei reflui industriali.
I risultati delle prove termodinamiche hanno evidenziato come la sansa, in virtù delle caratteristiche fisico-chimiche (presenza di gruppi funzionali carichi, porosità, ecc.) riesca a ritenere gli ioni metallici mediante processi di adsorbimento che si esplicano attraverso la superficie esterna ed i pori del materiale. In particolare, l'efficienza di ritenzione si è dimostrata diversa per i tre cationi metallici, presentando un'affinità del tipo: Pb++ > Cd++ > Ni++.
Le prove cinetiche dinamiche sono state condotte all'interno di colonne a riempimento dove la soluzione ternaria di nichel, cadmio e piombo a 10 ppm è stata mantenuta in condizioni di stazionarietà (portata costante) ed in continua eluizione sul materiale biosorbente. Dai risultati di tali prove si sono desunte le curve di breakthrough da cui si è evidenziata ancora una volta la spiccata efficienza di ritenzione del materiale biosorbente nei confronti del piombo. Nello specifico, l'affinità di ritenzione della sansa nei confronti dei tre metalli rimarca quanto mostrato nelle prove termodinamiche, ossia segue nuovamente la serie:Pb++ > Cd++ > Ni++.
In definitiva si può attestare che la sansa esausta, come “materia prima seconda” dell'industria agroalimentare, può essere reimpiegata in operazioni ambientali (rimozione metalli da effluenti liquidi) di altre attività produttive, con l’obiettivo finale di minimizzare gli impatti ambientali nelle due industrie, evitando, peraltro, lo smaltimento in discarica del rifiuto solido (biosorbente). Il suo impiego come materiale adsorbente non convenzionale all'interno di reattori volti all'allontanamento dei metalli pesanti dai reflui industriali, rappresenta dunque una soluzione alternativa, ecologica ed a basso costo rispetto al tipico impiego di carboni attivi nei processi di adsorbimento liquido-solido.