DeltaNova, spin-off del Politecnico di Torino, ha sviluppato un pacchetto di soluzioni innovative per la bonifica efficace e sostenibile di falde idriche contaminate da inquinanti tossici e cancerogeni basate sull’iniezione nel sottosuolo di nanoparticelle reattive (nanoremediation). Questi approcci brevettati impiegano reagenti ecocompatibili e a basso costo per effettuare un delivery efficace dei nanomateriali nel sottosuolo, consentendo di aumentare l’efficacia della bonifica e di ridurre notevolmente i tempi e i costi dell’intervento rispetto ad approcci più tradizionali.
Stato del brevetto
CONCESSO, DEPOSITATO, DEPOSITATO
Numero di priorità
102018000009831, 102017000136603, 2016IT-TO08757
Data di priorità
26/10/2018, 28/11/2017, 02/12/2016
Licenza
INTERNAZIONALE, INTERNAZIONALE, ITALIA
Mercato
Si stima che nel 2025 il mercato globale delle bonifiche di suoli e falde raggiungerà i 123 B€, di cui il 35% localizzato in Europa e il 25% negli USA. Si tratta di un mercato in forte espansione (CAGR 7,62%), soprattutto nei paesi emergenti dove i fenomeni di inquinamento del suolo e delle acque sono spesso trascurati. Limitando la stima alla sola bonifica delle acque sotterranee e ai contaminanti trattabili con nanomateriali reattivi, è possibile stimare per la nanoremediation un mercato totale disponibile (TAM) di oltre 2,3 B€.
Problema
L’inquinamento ambientale rappresenta una delle preoccupazioni sanitarie più significative su scala globale. Circa 1 persona su 3 al mondo non ha infatti accesso ad acqua potabile sicura (WHO 2019). Nel 2018, il Joint Research Centre ha stimato la presenza in UE oltre 2,8 milioni di siti potenzialmente contaminati per cause correlate all’attività antropica. I siti contaminati rappresentano quindi una seria minaccia per la salute e l’ambiente e la loro bonifica incide notevolmente sulla spesa pubblica. Da ciò emerge la necessità di sviluppare e introdurre sul mercato tecnologie di bonifica più efficaci e sostenibili.
Tra le tecniche di bonifica disponibili, la nanoremediation rappresenta uno degli approcci più efficaci e flessibili. La nanoremediation consiste nell’iniezione nel sottosuolo di nanoparticelle o microparticelle reattive per la rimozione in-situ di inquinanti tossici o cancerogeni, quali solventi clorurati, metalli pesanti, pesticidi, ecc. Nonostante la nanoremediation si sia rivelata molto efficace nel trattamento di falde idriche caratterizzate da permeabilità medio/alta, questa tecnica spesso risulta poco efficace in acquiferi molto eterogenei, soprattutto in presenza di orizzonti limosi o argillosi scarsamente permeabili. Le particelle non riescono infatti a penetrare facilmente all’interno delle zone a bassa permeabilità, dove la maggior parte degli inquinanti tende ad accumularsi, portando così ad una notevole riduzione dell’efficacia della bonifica.
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
Uno degli aspetti più critici nell’applicazione della nanoremediation è legato alla difficoltà tecnica riscontrata nell’iniettare e distribuire i nanoreagenti nel sottosuolo. Per superare queste problematiche, vengono spesso impiegati agenti stabilizzanti organici (es. polimeri, tensioattivi) per modificare le proprietà superficiali del nanomateriale e/o il comportamento reologico della sospensione acquosa, migliorandone la stabilità colloidale e la mobilità in falda. Gli stabilizzanti risultano efficaci nel facilitare l’applicazione della nanoremediation in acquiferi a permeabilità medio/alta, ma non riesce a risolvere i problemi di veicolazione delle particelle in acquiferi poco permeabili. Questa tipologia di terreni si comporta infatti come un filtro che trattiene le particelle a causa delle loro dimensioni fisiche e ne impedisce la migrazione a grandi distanze dal punto di iniezione.
Il trattamento di sistemi acquiferi complessi ed eterogenei, in cui siano presenti strati limosi o argillosi poco permeabili, rimane quindi ancora una delle sfide tecniche più complesse da superare.
Killer Application
Il principale campo di applicazione delle tecnologie sviluppate dal team DeltaNova è la bonifica in-situ di falde idriche contaminate.
I contaminanti target della nanoremediation sono inquinanti tossici e cancerogeni di natura organica (es. solventi clorurati, pesticidi) e inorganica (es. metalli pesanti).
Tecnologia e nostra soluzione
Per superare i limiti della nanoremediation, il team DeltaNova ha sviluppato due software specialistici e tre soluzioni innovative brevettate volti a migliorare il dosaggio di nanoreagenti all’interno di sistemi acquiferi contaminati e ottimizzare le prestazioni della bonifica. Tra questi, la Nanoremediation 4.0 (NR4.0) rappresenta l’approccio più rivoluzionario. Questo metodo brevettato utilizza precursori in fase liquida, a basso costo ed ecocompatibili per produrre particelle reattive direttamente all’interno dei sistemi acquiferi contaminati, eliminando quindi la fase di veicolazione in falda del reagente in forma particellare. L’uso di precursori in soluzione rende quindi possibile l’applicazione anche in acquiferi a permeabilità medio-bassa, in cui la nanoremediation convenzionale non è tipicamente applicabile.
Oltre alla NR4.0, il portfolio di DeltaNova include altri strumenti e soluzioni per ottimizzare la nanoremediation:
Vantaggi
La NR4.0 rivoluziona il paradigma del dosaggio di particelle in falda e rappresenta un punto di svolta rispetto alle soluzioni tecniche attuali. Questa tecnica consente di massimizzare la distribuzione delle particelle nel sottosuolo e garantisce un’elevata efficacia di bonifica, anche in acquiferi a bassa permeabilità, in cui la nanoremediation convenzionale non è tipicamente applicabile. Inoltre, consente un risparmio fino al 20-50% rispetto alla nanoremediation convenzionale poiché il costo dei reagenti è significativamente inferiore al prezzo delle particelle commerciali.
Roadmap
La NR4.0 è stata ampiamente validata e ottimizzata attraverso esperimenti alla scala di laboratorio e pilota. Le prossime fasi di sviluppo prevedono la realizzazione di un test in campo per dimostrare la fattibilità della tecnologia in un sito realmente contaminato e garantire un ingresso efficace nel mercato delle bonifiche. Il coinvolgimento di un grande partner industriale che metterà a disposizione il sito per la realizzazione del test pilota consentirà di accelerare la penetrazione sul mercato. L’implementazione di un’applicazione pilota di successo porterà al raggiungimento di un TRL pari a 7.
TRL
Il team
