Disinfezione a ultrasuoni delle acque di zavorra

Il sistema di trattamento a ultrasuoni ha dimostrato di essere efficace nell’uccisione di batteri, plancton e organismi di maggiori dimensioni.
La disinfezione a ultrasuoni delle acque di zavorra è un trattamento meccanico/fisico che evita il dosaggio di sostanze chimiche attive aggressive e costose nelle acque di zavorra. Ciò garantisce una compatibilità ambientale ideale, unita a un’elevata efficacia biologica nella distruzione e nell’inattivazione di organismi vegetali e animali e di microrganismi presenti nelle acque di zavorra.

Contesto

“Se una nave naviga senza carico o con un carico parziale, avrà bisogno di zavorra per mantenere la stabilità e la sicurezza. L’acqua viene spesso utilizzata come zavorra, ma, quando viene prelevata nel luogo di origine, diversi organismi possono essere trasportati al suo interno, normalmente membri della comunità planctonica che potrebbero essere estranei al luogo di destinazione (alloctoni) e causare un inquinamento biologico indesiderato. Per evitare questo possibile inquinamento, dobbiamo utilizzare un sistema efficace per sterilizzare le acque di zavorra.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Le specie acquatiche invasive costituiscono una delle quattro maggiori minacce per gli oceani del mondo e possono avere conseguenze estremamente gravi sull’ambiente, sull’economia e sulla salute pubblica. Per evitare l’introduzione di molluschi nocivi (cozze zebrate, vongole asiatiche e altri), è possibile applicare diversi trattamenti di sterilizzazione delle acque di zavorra (detti anche disinfezione o neutralizzazione). Un trattamento comune è la depurazione chimica delle acque di zavorra. Le sostanze chimiche utilizzate sono dannose per l’ambiente e costose. Con l’aumento delle disposizioni di legge sulla gestione delle acque di zavorra, a bordo delle navi vengono integrati trattamenti alternativi delle acque di zavorra – ad esempio mediante disinfezione a ultrasuoni.

Sterilizzazione a ultrasuoni delle acque di zavorra

Il trattamento a ultrasuoni delle acque di zavorra è un metodo meccanico/fisico che evita l’impiego di sostanze chimiche dannose e costose. Le forze di cavitazione uccidono piccoli organismi acquatici e microrganismi. Diversi studi hanno già dimostrato che gli ultrasuoni raggiungono un elevato livello di efficacia biologica sulle larve veliger della cozza zebrata, sui nematodi, sui batteri e sui virus.

Cluster a ultrasuoni con una potenza di processo di 120kW

Disinfezione a ultrasuoni mediante cavitazione

Le onde ultrasoniche ad alta potenza generano bolle di cavitazione nei liquidi, che producono intense forze di taglio ed elevate sollecitazioni. Quando onde ultrasoniche intense vengono accoppiate ai liquidi, le onde sonore che si propagano nei mezzi liquidi producono cicli alternati di alta e bassa pressione, con una velocità di alternanza che dipende dalla frequenza. Durante il ciclo di bassa pressione (fase di rarefazione), le onde ultrasoniche ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto o cavità nel liquido. Quando le bolle raggiungono un volume al quale non possono più assorbire energia, collassano violentemente durante un ciclo di alta pressione (fase di compressione). Questo fenomeno è chiamato cavitazione. Durante l’implosione si raggiungono localmente temperature molto elevate (circa 5.000K) e pressioni molto elevate (circa 2.000atm). L’implosione della bolla di cavitazione produce inoltre getti di liquido con velocità fino a 280m/s.
Questa formazione e questo collasso delle bolle, altamente energetici, producono forze di taglio idrodinamiche e oscillazioni ultrasoniche che rompono e disgregano le pareti cellulari degli organismi – uccidendoli efficacemente.
Per quanto riguarda la compatibilità ambientale, non sono noti né previsti problemi ambientali associati alla tecnologia assistita da ultrasuoni.

Efficacia biologica degli ultrasuoni

Diversi studi hanno dimostrato che gli ultrasuoni possono agire efficacemente su virus e batteri. Studi di disinfezione con dispositivi a ultrasuoni per sterilizzare flussi volumetrici di 100 gpm (galloni al minuto), equivalenti a 23 m3/h, hanno mostrato una riduzione di circa 7 log per il virus della poliomielite (< 5μm) e una riduzione di 6–7 log per i batteri Cryptosporidium parvum. Con i nematodi Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) e le larve veliger del mollusco cozza zebrata (70μm), è stata raggiunta una mortalità del 100%. Lo stesso tasso di mortalità per la cozza zebrata è stato dimostrato in sistemi a flusso con portata di 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Sono stati raggiunti tassi di inattivazione del 100% negli organismi di maggiori dimensioni e una riduzione di 6–7 log nei batteri e nei virus. Con un’esposizione di 20 sec in un sistema sperimentale a flusso continuo, è stata ottenuta un’inattivazione del 93–98,6% delle oocisti di Cryptosporidium e una riduzione di 4 log con un’esposizione di 10 sec. in un reattore discontinuo da laboratorio. Sono stati riportati tassi di inattivazione anche per Cryptosporidium parvum (7 log), le uova vitali di elminti (4,2 log), il virus della poliomielite (8 log), Salmonella sp. (9 log) ed Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Il valore log rappresenta il numero di cifre 9 nella riduzione percentuale. Ad esempio, una riduzione di 2 log significa che il 99% degli organismi originariamente presenti nell’acqua è stato inattivato. Una riduzione di 3 log significa che il 99,9% è stato inattivato, ecc.
La capacità dei sistemi a ultrasuoni dipende anche dalla potenza erogata. I dispositivi a ultrasuoni ad alta potenza/alta intensità richiedono tempi di esposizione più brevi per provocare la mortalità, consentendo così di trattare portate più elevate. Questi sistemi a ultrasuoni possono essere utilizzati per lo zavorramento e lo svuotamento della zavorra.
(cfr. Sassi et al. 2005, p. 49)

Vantaggi della neutralizzazione a ultrasuoni delle acque di zavorra

• senza sostanze chimiche
• rispettosa dell’ambiente
• efficace ed efficiente
• effetti sinergici
• manutenzione ridotta
• funzionamento sicuro e semplice
• robusta e affidabile
• scalabile a qualsiasi dimensione

Apparecchiature a ultrasuoni

Hielscher è specializzata nella progettazione e nella produzione di apparecchiature a ultrasuoni ad alta potenza di livello industriale, destinate all’installazione in ambienti impegnativi. Polvere e sporco, elevati livelli di umidità e ambienti difficili non danneggiano i sonicatori industriali (serie UIP). Questi dispositivi per impieghi gravosi sono costruiti per il funzionamento continuo (24h/ 7d). Gli armadi vengono forniti preconfigurati e sono facili da installare e mettere in funzione. Il sistema a ultrasuoni deve essere collegato soltanto alla tubazione di alimentazione proveniente dal serbatoio delle acque di zavorra (alimentazione del fluido) e all’alimentazione elettrica.
Dispositivi a ultrasuoni di diverse dimensioni, con potenze ultrasoniche di 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW e 16kW, che possono essere installati come unità singola o come cluster, consentono di ottenere la configurazione e la capacità di trattamento ideali.
Parlateci del volume che dovete trattare! Saremo lieti di consigliarvi un sistema a ultrasuoni adatto alle esigenze del vostro processo.

Sinergie con altri trattamenti delle acque di zavorra

Gli studi sulle tecnologie di trattamento combinate hanno dimostrato che gli ultrasuoni producono forti effetti sinergici in combinazione con altri metodi di disinfezione delle acque di zavorra, quali ozono, clorazione, luce UV, temperatura o pressioni elevate. Grazie alla facilità di installazione e al ridotto ingombro, le apparecchiature a ultrasuoni sono ideali per aggiornare e migliorare i sistemi di neutralizzazione delle acque di zavorra già esistenti.
Parlateci dell’ambiente in cui effettuate il trattamento! Saremo lieti di consigliarvi un sistema a ultrasuoni adatto all’ammodernamento del vostro sistema di bordo.