Il toluene e le tecniche di abbattimento

Il toluene è una sostanza chimica spesso usata nelle industrie, soprattutto come solvente, in quanto è un componente del gasolio. Nonostante ci sia la consapevolezza che il toluene non abbia le stesse proprietà emotossiche del benzene, le proprietà narcotiche e neurotossiche del toluene rappresentano il pericolo più elevato per la salute umana. Inoltre, la cosa più preoccupante è che il toluene è un composto che spesso si trova negli effluenti industriali e civili a livelli di 86 μg/l e la concentrazione di questi componenti nel fango derivante da impianti di depurazione dei reflui e in atmosfera può essere più alta che nell’acqua reflua stessa, raggiungendo percentuali del 91% (Mrowic, 2005).
Uno degli AOPs che ha riscontrato maggior successo nell’abbattimento di tale sostanza è il processo UV/O3, che combina l’ozono con i raggi ultravioletti: questa tecnologia permette la decomposizione dei VOCs che vengono ossidati direttamente dall’ozono, indirettamente dai radicali ossidrili e provocando una fotolisi diretta da UV. La formazione di radicali ossidrili è fondamentale per reagire con i composti organici, determinando la loro decomposizione.
La sperimentazione è stata condotta in un impianto di laboratorio dotato di un fotoreattore nel quale si trovano 4 lampade UV che sono in grado di generare ozono. A partire da un flusso sintetico di rifiuti particolarmente odoroso diluito alla concentrazione prevista, esso attraversa il fotoreattore e durante il processo viene misurata l’efficienza di rimozione. Si è riscontrato come la velocità di generazione dell’ozono dipenda dalla tensione applicata alle lampade e dalla geometria con la quale sono disposte all’interno del reattore. Per basse concentrazioni di ozono reagito si riesce ad abbattere un’elevata percentuale di toluene (per il 56% di ozono reagito, si è abbattuto l’84% di toluene): ciò significa che, nonostante reagisca poco ozono, si riesce ad avere un’elevata efficienza di rimozione e questo gioca a vantaggio dei costi, in quanto per generare ozono è necessaria energia generata dalle lampade UV. Questo studio ha dimostrato come l’ozonizzazione indotta da UV per il trattamento delle emissioni odorigene possa essere anche applicato ad una grande varietà di odori emessi dagli impianti (Oliva, 2018).
Altri studi hanno dimostrato come il toluene possa essere rimosso anche dall’acqua in maniera efficace tramite strippaggio con aria e adsorbimento su carboni attivi. Tuttavia, per l’adsorbimento è necessario alternare le fasi di recupero, mentre per lo strippaggio si evidenziano costi elevati per le fasi di post trattamento al fine di prevenire sia l’inquinamento dell’aria che dell’acqua stessa. È stato studiato un ulteriore metodo che sfrutta la pervaporazione su membrana, utilizzando una particolare sostanza (polidimetilsiloxane con additivi) che ha permesso un efficace abbattimento del toluene: maggiore è la porosità della membrana (ottimale al 78%) e più è elevata la rimozione del toluene. Tuttavia per questo sistema vari sono i fattori che influiscono, tra cui la temperatura e la concentrazione di substrato in maniera inversamente proporzionale al processo di pervaporazione (Shahrabi, 2011).