Nanoparticelle ferrose per la bonifica di falde contaminate

L’utilizzo di nanoparticelle di ferro è considerato uno degli approcci più innovativi e promettenti nel campo della bonifica di acquiferi contaminati. Se l’applicazione di ferro zerovalente per la degradazione di composti organici clorurati è ampiamente nota, meno conosciuta è invece l’efficacia di nanoparticelle di ossidi di ferro per la stimolazione dell'attività batterica e per l’immobilizzazione di metalli quali arsenico, bario, cadmio, cromo, rame, pimbo, mercurio, ecc. Il successo di tale approccio è connesso alla capacità di controllare e prevedere il trasporto delle nanoparticelle nel sottosuolo (ossia in mezzi porosi saturi). Le sospensioni di nanoparticelle devono essere, infatti, stabilizzate opportunamente e poi iniettate con modalità idonee a garantire elevati raggi di influenza. Nell’ambito dei progetti europei FP7 AQUAREHAB, FP7 NANOREM ed H2020 REGROUND sono state studiate nel dettaglio le differenti fasi che che concorrono al successo di un intervento di bonifica con particelle ferrose. Nello specifico sono state studiate le tecniche ottimali per la preparazione di sospensioni stabili, e quindi più facilmente iniettabili, delle nanoparticelle. Per il ferro zerovalente, caratterizzato da una spiccata tendenza all'aggregazione, sono state studiate le tecniche di stabilizzazione basate sull’utilizzo di polimeri biodegradabili, testate e simulate le proprietà di trasporto in mezzi porosi saturi sviluppando software ad hoc (MNMs www.polito.it/groundwater), indagate le tecniche più idonee per l’iniezione delle sospensioni in campo. Per quanto riguarda invece gli ossidi di ferro, sufficientemente stabili se dispersi in acqua, è stata invece valutata l'influenza della concentrazione di sali sulla mobilità nel sottosuolo. Questo ha consentito, tra l'altro, di definire criteri di progettazione della sospensione (es. concentrazione di particelle e sali) al fine di ottenere un maggiore controllo del raggio di influenza. Sono infine presentate alcune applicazioni in campo a scala pilota, relative all'iniezione di sospensioni di particelle ferrose disperse in soluzioni di guar gum, realizzate in due diversi regimi di flusso: una mediante iniezione con sistema direct push ad elevata pressione, con la generazione controllata di vie di migrazione preferenziali; l'altra mediante iniezione a bassa pressione in un pozzo fenestrato, con regime di flusso intermedio tra permeazione e fratturazione.