Il selenio è un elemento naturale raro presente nella crosta terrestre e viene ridistribuito a livello ambientale tramite processi naturali entropogenici. La maggior risorsa geologica di selenio è costituita da minerali di scisto bituminoso, rocce fosfatiche, carboni e in misura minore da rocce ignee. I processi naturali che contribuiscono alla diffusione del selenio sono principalmente attività vulcaniche, erosione dei terreni e la volatilizzazione da piante e corpi idrici. Le attività umane sono la maggiore causa di distribuzione del selenio a livello ambientale: attività minerarie, utilizzo di combustibili fossili, raffinazione, agricoltura. I seguenti settori industriali risultano i maggiormente affetti da problematiche di inquinamento idrico da selenio: mining, con rilascio di Se da processo estrattivo con inquinamento di ricettori idrici; fossil fuel combustion, con rilascio in atmosfera di selenio diossido e inquinamento dei ricettori idrici causati da trattamento ceneri; oil refining, dato che alcuni giacimenti sono particolarmente ricchi di Se e gli effluenti di raffineria sono tra i maggiori responsabili del suo rilascio nell’ambiente acquatico; irrigazione agricola, soprattutto quella di suoli salini naturalmente ricchi di sali di selenio e il conseguente drenaggio dello stesso favorisce l’inquinamento dell’ecosistema acquatico. Il selenio esiste in una varietà di forme chimiche e fisiche collegate da reazioni di trasformazione biochimiche e geochimiche. Queste specie possono essere raggruppate in quattro categorie principali: selenio inorganico, volatili e selenio metilato, proteine e aminoacidi di selenio, aminoacidi non proteici e intermedi biochimici. Il selenio si trova nell’ambiente in uno dei quattro stati di ossidazione che includono Se (VI), Se (IV), Se (0), Se (-II). Di solito è presente in forma ossidata come ossianioni selenato (SeO4 2-) e selenito (SeO3 2-), come selenio elementare (Se [0]) o selenuri (HSe–). Il selenio in acqua può esistere in forma di particolato in sospensione o disciolto. Nel range di pH da 6 a 8 sono normalmente presenti in acqua solamente Se (0), seleniti, biseleniti (HSeO3-1) e selenati. Esiste una certa stabilità, in ambiente acquoso, delle specie di selenio in funzione del pH e del potenziale di ossido-riduzione (ORP). Tuttavia, queste conversioni non possono verificarsi nell’ambiente, poiché in assenza di un reale equilibrio termodinamico. I trattamenti chimici di eliminazione del selenio solubile possono essere raggruppati in tre meccanismi: precipitazione, adsorbimento, ossidazione/riduzione. Le forme solubili del selenio (seleniti e selenati) non forniscono nessuna reazione di precipitazione chimica alle normali condizioni delle comuni acque di scarico. I seleniocianati possono essere precipitati tramite formazione di complessi insolubili con vari metalli. Altre forme solubili del selenio (seleniti, selenati e seleniocianati) si condensano e concentrano sulla superficie di un’altra fase (coaguli, solidi colloidali, resine di scambio ionico o allumina attivata). Tale reazione di adsorbimento porta alla co-precipitazione dei sali altrimenti solubili, unitamente al coaugulante primario. Inoltre, si rende necessario la stabilizzazione dei fiocchi e dei coaguli amorfi in un precipitato stabile. La tecnologia ZVI (Zero Valent Ion) utilizza ferro elementare per ridurre le forme ossidate di selenio: selenati e seleniti. ZVI può essere in polvere, in forma granulare o fibrosa. La forma è importante poiché contribuisce al processo di adsorbimento in base alla superficie disponibile e un’area maggiore migliora l’efficienza delle reazioni di ossidoriduzione. Nel processo ZVI, ZVI agisce come agente riducente nella reazione redox. Il ferro funge sia da catalizzatore che da donatore di elettroni per la reazione. Esso fornisce inoltre una fonte di ferro ferroso e di ferro in grado di fornire ulteriore riduzione e di adsorbimento del selenio. Le reazioni portano alla formazione di “ruggine verde” (complesso co-precipitato di ferroidrossidi ferrosi), in base al pH e all’equilibrio di concentrazione di ioni ferrosi e ferrici (pH da 4 a 5). Tale composto permette la riduzione dei selenati a seleniti e selenio elementare. Oltre ai “classici” scavanger inorganici e organici, di natura sintetica, utilizzati sul mercato per la precipitazione del selenio (come sopra descritto), N.C.R. Biochemical ha sviluppato una tecnologia denominata Polyren 1525. Il Polyren 1525 nasce da esigenze, sempre più pressanti, di utilizzare materie prime naturali, provenienti da fonti rinnovabili, non pericolose per l’ambiente. N.C.R. Biochemical ha sviluppato il prodotto come coagulante primario in sostituzione dei normali sali metallici normalmente utilizzati. Grazie alle sue caratteristiche trova impiego in diversi settori tra i quali la rimozione dei metalli pesanti e del selenio. Il Polyren 1525 è un prodotto vegetale, modificato con ammine quaternarie, che porta ad una struttura ramificata, con siti attivi attraverso i quali gli inquinanti dell’acqua interagiscono e vengono insolubilizzati. Le principali caratteristiche del Polyren 1525 sono: polimero organico di origine vegetale, basso peso molecolare, semplice utilizzo in soluzione o puro, biodegradabile, non altera il pH o la salinità del rafluo da trattare, efficace in un ampio range di pH, proprietà chelanti nei confronti dei metalli, ottime capacità co-precipitanti nei confronti del selenio, coadiuva o sostituisce i metodi standard di abbattimento. Il Polyren 1525 può funzionare sia come coagulante, unitamente a un flocculante, di solito anionico o anfotero, o come un prodotto unico nei trattamenti primari, secondari o biologici. Fornisce ottimi risultati come coagulante in alternativa totale o parziale ai classici coagulanti inorganici. In molte applicazioni, agisce in combinazione con coagulanti inorganici senza riuscire a sostituirli completamente, ma riducendo notevolmente la dose di lavoro. I gruppi amminici fungono da leganti degli inquinanti e la struttura complessa del tannato, in fase di coagulazione adsorbe diverse specie ioniche tra cui metalli pesanti e selenio. Il Polyren 1525 è stato applicato con successo per il trattamento di un refluo dell’industria mineraria che presentava principalmente seleniti e selenati in un quantitativo totale selenio pari a 127 ppb. Il metodo corrente di abbattimento era basato su una co-precipitazione con sali di ferro + poliacrilammide anionica per incrementare la flocculazione e successiva regolazione di pH. Il selenio in uscita era mediamente pari a 40,7 ppb. Il metodo alternativo proposto da N.C.R. Biochemical si basa su: Polyren 1525 + poliacrilammide anionica per incrementare la flocculazione. Il selenio in uscita è risultato mediamente inferiore a 0,1 ppb.
Hi-Tech Ambiente
Tecnologie ambientali per l'industria e la pubblica amministrazione
