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- Di Nunzio Manfredi
Dalle membrane nanostrutturate ai droni ambientali: le evoluzioni tecnologiche più recenti per depurare acque superficiali e costiere
In un’epoca in cui la qualità delle acque superficiali e marine è messa a dura prova da contaminanti chimici, plastica, nutrienti in eccesso e microinquinanti farmaceutici, le tecnologie di depurazione ambientale stanno vivendo una fase di forte innovazione.
Non si tratta più soltanto di sistemi convenzionali di trattamento biologico o chimico, ma di soluzioni integrate che combinano materiali avanzati, digitalizzazione, energia rinnovabile e processi ispirati alla natura per ripristinare ecosistemi fragili e rendere sostenibile l’uso delle risorse idriche. Queste tecnologie giocano un ruolo chiave nei piani di tutela delle acque dolci nei laghi e nei fiumi, così come nella pulizia dei mari e delle coste, rispondendo alle esigenze normative, ambientali e sociali dei prossimi anni.
In Europa, dove oltre due terzi dei corsi d’acqua non raggiungono standard ecologici soddisfacenti, la pressione per innovare impianti di trattamento e sviluppare soluzioni “sartoriali” per diversi contesti è crescente.
Membrane avanzate e filtrazioni di nuova generazione
Tra le evoluzioni tecnologiche più significative nel campo della depurazione delle acque emergono le membrane nanostrutturate e filtrazioni avanzate. Negli ultimi anni, la ricerca ha spinto oltre i limiti delle membrane tradizionali, sviluppando materiali con porosità altamente controllata basati su nanostrutture – comprese membrane a base di grafene o ossido di grafene – che sono in grado di rimuovere non solo solidi sospesi ma anche inquinanti difficili come metalli pesanti, pesticidi, microplastiche e residui farmaceutici.
Ulteriori progressi includono filtri ibridi che combinano carbone attivo granulare (GAC) con resine a scambio ionico per migliorare l’efficienza nell’eliminazione di sostanze persistenti come i PFAS, oggi tra gli inquinanti più problematici per laghi e fiumi.
Queste membrane di nuova generazione non soltanto consentono una purificazione più accurata, ma offrono anche maggiore resistenza all’intasamento e ridotta frequenza di manutenzione, aspetto cruciale per impianti di grandi dimensioni. In ambienti marini, dove la salinità e la variabilità delle condizioni complicano i processi di filtrazione, queste tecnologie stanno aprendo la strada a trattamenti più affidabili ed economici.
Luce UV, microalghe e tecnologie integrate per il trattamento dei microinquinanti
Un fronte di innovazione particolarmente attivo nella depurazione di acque reflue urbane e naturali riguarda l’utilizzo della luce ultravioletta (UV) e dei sistemi biologici integrati. Progetti di ricerca in corso, come quello coordinato dal laboratorio ENEA in collaborazione con università e partner industriali nell’ambito del programma INTECH4WATER, mirano a sviluppare moduli UV ad alta efficienza per abbattere microinquinanti emergenti – tra cui farmaci, interferenti endocrini e composti organici persistenti – con percentuali di rimozione estremamente elevate.
La tecnologia UV è combinata con altri trattamenti come ozonizzazione, filtri ceramici e fotocatalitici, e l’impiego di microalghe per assorbire nutrienti come azoto e fosforo. Le microalghe, oltre a contribuire alla depurazione, possono essere raccolte come biomassa riutilizzabile per fini agricoli o energetici, integrando così l’idea di economia circolare nei sistemi di trattamento.
Queste soluzioni integrate sono particolarmente utili nei bacini lacustri e nei corsi d’acqua soggetti a fioriture algali nocive, dove la semplice filrazione fisica non è sufficiente a restituire acqua di qualità ecologica accettabile.
Robot, droni e barriere tecnologiche per fiumi e mari
Accanto ai trattamenti in impianti fissi, le tecnologie di monitoraggio e raccolta attiva in ambiente aperto stanno rivoluzionando il modo di intervenire direttamente su fiumi e mari. Una delle innovazioni più visibili è l’utilizzo di robot acquatici e droni d’acqua – come il WasteShark – che raccolgono rifiuti galleggianti e microplastiche in laghi, porti e zone costiere, offrendo un’alternativa più efficiente alla pulizia manuale.
Altre tecnologie, come le barriere a bolle d’aria (Great Bubble Barrier), creano schermi subacquei che intercettano plastica e detriti, sfruttando le correnti naturali e senza impattare negativamente su specie ittiche o navigazione.
Parallelamente, sistemi di sensori intelligenti e telerilevamento tramite droni consentono di monitorare in tempo reale parametri quali pH, torbidità, concentrazione di nutrienti e presenza di contaminanti, integrando dati in piattaforme di intelligenza artificiale (AI) per la gestione predittiva della qualità dell’acqua. Queste soluzioni digitali consentono interventi mirati e tempestivi su fiumi e laghi prima che i problemi si aggravino.
Digitalizzazione e gestione intelligente dei processi di depurazione
La digitalizzazione dei processi depurativi sta diventando un elemento sempre più centrale nei moderni impianti di trattamento, sia industriali sia municipali. L’integrazione di sistemi IoT (Internet of Things) permette il monitoraggio continuo di parametri critici come livello di turbolenza, pH, ossigeno disciolto e carichi di inquinanti, con la possibilità di intervenire automaticamente per ottimizzare energia e reagenti.
L’uso combinato di AI e machine learning consente inoltre di sviluppare algoritmi di manutenzione predittiva, riducendo i tempi di fermo e i costi operativi grazie a diagnosi anticipate di malfunzionamenti o inefficienze.
Questi sistemi sono particolarmente utili nell’ottimizzazione del consumo energetico degli impianti di depurazione, una componente chiave per garantire sostenibilità ambientale ed economica in largo scala, comprese le aree costiere e interne.
Visione integrata: sostenibilità, economia circolare e futuro operativo
Le tendenze tecnologiche emergenti nella depurazione di laghi, fiumi e mari mostrano un’evoluzione verso soluzioni sempre più efficaci, sostenibili e integrate. Dalla filtrazione avanzata con membrane nanostrutturate alla fotocatalisi UV, dai robot marini intelligenti al monitoraggio digitale in tempo reale, le innovazioni perseguono due obiettivi chiave: incrementare la qualità dell’acqua restituita all’ambiente e massimizzare l’efficienza delle risorse e dell’energia impiegata.
Per affrontare le sfide ambientali su scala globale e locale, il futuro della depurazione richiede la convergenza di tecnologie diverse, governate da una visione che abbracci ecosistemi naturali, processi tecnologici e modelli di economia circolare. Solo così sarà possibile ripristinare e preservare la salute dei corpi idrici più vulnerabili, garantendo benefici duraturi per biodiversità, comunità umane e sviluppo economico sostenibile.
