Antonio PROTO | Progetti

DIFFUSIONE DEGLI INQUINANTI IN MATRICI ACQUOSE

L’obiettivo del nostro progetto è il miglioramento del processo di bonifica “pump and treat” coadiuvato da tensioattivi, agendo sull’interfaccia che si forma tra i solventi clorurati densi (DNAPL) e l'acqua nel sottosuolo, in modo da renderla instabile per favorire il mescolamento delle due fasi. Il trasporto dei DNAPL verso la superficie aumenterà sia per la maggiore solubilizzazione degli inquinanti nella fase H2O/tensioattivo sia per la creazione di fenomeni avvettivi che promuoveranno il trasferimento di volumi di DNAPL all’interno del flusso di soluzione estraente. La fase finale del nostro progetto sarà quella di trattare i liquidi estratti dal sottosuolo con un substrato inorganico a base di carbonati di calcio (mayenite) per la decomposizione dei DNAPL.La destabilizzazione dell’interfaccia tra un liquido meno denso stratificato su uno più denso, avviene attraverso la formazione di “fingers” dovuti a vari meccanismi (“Rayleigh-Taylor”, “double diffsuion”, etc.). Qui proponiamo un nuovo meccanismo d’instabilità dovuto a fenomeni di cross-diffusion tra il DNAPL e il tensioattivo, dove per cross-diffusion in una soluzione multicomponente (solvente+n soluti) s’intende la generazione di un flusso di una sostanza dovuto a un gradiente di concentrazione di un altro soluto. In condizioni opportune, il flusso di DNAPL generato dalla cross-diffusion dei tensioattivi, provocherà un accumulo di materia all’interfaccia con la conseguente destabilizzazione di quest’ultima e la formazione di correnti idrodinamiche. In questo progetto, ci proponiamo di trovare il miglior sistema di tensioattivi (puri o in miscela) adatti a generare fenomeni di cross-diffusion tra lo strato di DNAPL e quello acquoso. Il progetto si articolerà in tre fasi distribuite su tutta la durata del progetto:1) Indagine sui tensioattivi e sostanze altamente biodegradabili: in questa prima fase del progetto eseguiremo un’indagine estesa su numerosi tensioattivi o polisaccaridi solubili in acqua, che siano in grado di solubilizzare alte concentrazioni di TCE e PCE. 2) Ingegnerizzazione del sistema: i tensioattivi selezionati saranno impiegati in un modello di laboratorio per verificare la loro capacità di destabilizzare l’interfaccia DNAPL/H2O. Il modello standard per simulare le condizioni tipiche dei mezzi porosi consiste in una cella di Hele-Shaw verticale, dove la dinamica spazio-temporale dell’interfaccia può essere seguita attraverso tecniche ottiche. 3)Test in terreni e decomposizione: saranno preparati dei terreni argillosi con differenti concentrazioni di inquinanti per mimare le falde acquifere. Saranno poi applicati dei flussi dosati di aria per valutare, attraverso gas cromatografia, lo strippaggio degli inquinanti dai differenti ambienti. Successivamente si convoglieranno i flussi di strippaggio in una colonna preriscaldata contenente supporti ceramici caricati con basse percentuali di metalli del gruppo VIII. In questo modo si potra valutare l'eventuale ossidazione catalizzata degli inquinanti e quali sono i loro prodotti in uscita dalla torre catalitica.1) Cucciniello, R.; Proto, A.*; Alfano, D.; Motta, O. ATMOSPHERIC ENVIRONMENT 2012, 60, 82.2) Tomasi, R., Noel, J.-M., Zenati, A., Ristori, S., Rossi, F., Cabuil, V., Kanoufi, F., and Abou-Hassan, A. CHEMICAL SCIENCE 2014, 5, 1854.3)Budroni, M.A., Riolfo, L.A., Lemaigre, L., Rossi, F., Rustici, M., and De Wit, A. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS 2014, 5, 875.4)Rossi, F.*, Ristori, S., Marchettini, N., and Pantani, O.L. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 2014, 118, 24389.5) R. Cucciniello, A. Proto*, F. Rossi, O. Motta, ATMOSPHERIC ENVIRONMENT, 2013, 79, 6666) Motta O., Cucciniello R., Scicali C., Proto A.* TALANTA, 2014, 128, 268