Una soluzione online per il monitoraggio dei microinquinanti nell’acqua
I microinquinanti, sostanze chimiche presenti nell’acqua in concentrazioni molto basse, provengono da un’ampia gamma di fonti, tra cui prodotti farmaceutici e shampoo, nonché plastica e pesticidi. «Gli impianti di trattamento dell’acqua e delle acque reflue non sono sempre in grado di identificare e rimuovere questi microinquinanti», spiega Harsha Ratnaweera, coordinatore del progetto ECO-SOS e docente presso la Norwegian University of Life Sciences. «Quando non vi riescono, tali sostanze possono accumularsi nei corpi idrici o addirittura nei tessuti di pesci e cozze, determinando potenziali rischi ambientali e pericoli per la salute.»
La sfida di trovare i microinquinanti
Il progetto ECO-SOS, finanziato dall’UE, ha cercato di risolvere questo problema sviluppando nuovi sistemi di monitoraggio dei microinquinanti in tempo reale. L’obiettivo era quello di applicare tecniche intelligenti di stima computazionale ai dati ricavati mediante sensori fisici online accessibili e facilmente reperibili. «Gli strumenti attualmente utilizzati per trovare i microinquinanti sono spesso costosi, complessi e dispendiosi in termini di tempo», osserva Ratnaweera. «Quando li si impiega sembra di cercare un ago in un pagliaio.» Ratnaweera e il suo team hanno quindi voluto verificare la possibile maggiore efficacia di rilevamento dei microinquinanti offerta da una nuova soluzione: i sensori software intelligenti. Campioni d’acqua prelevati da un impianto di trattamento in Norvegia sono stati monitorati e successivamente analizzati mediante l’impiego di algoritmi derivati da complessi modelli matematici. Il team ha inoltre studiato il potenziale utilizzo di sonde spettrali all’interno dei sistemi di sensori software, aspetto nell’ambito del quale ha prestato particolare attenzione alla misurazione delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS, per- and polyfluoroalkyl substances). Le PFAS, sostanze chimiche utilizzate per produrre rivestimenti fluoropolimerici e prodotti antimacchia, sono tra i microinquinanti più preoccupanti presenti nell’ambiente.
Le potenzialità dei sistemi di sensori software online
I risultati del progetto, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, hanno contribuito a evidenziare la sensibilità e il potenziale dei sistemi di sensori software online per quanto concerne il monitoraggio e il rilevamento dei microinquinanti. «Durante la nostra campagna di campionamento abbiamo trovato svariate sostanze, tra cui prodotti farmaceutici (che erano il bersaglio principale), ma anche plastificanti come i ftalati e il bisfenolo A », spiega Ratnaweera. «La maggior parte di questi composti era presente in concentrazioni estremamente basse.» Un dato interessante è stata l’alta frequenza di rilevamento dei ftalati. Alcune di questi contaminanti sono stati individuati nella maggior parte dei campioni d’acqua, il che suggerisce che dovrebbero diventare un obiettivo di rilevamento primario nelle future attività di monitoraggio. La misurazione delle PFAS si è rivelata tuttavia più impegnativa in quanto queste sostanze chimiche non assorbono né emettono alcuna luce. Il team ha dovuto cercare modi indiretti per misurarle, tra cui l’utilizzo di segnali fluorescenti emessi dalla materia organica presente nell’acqua. Le informazioni raccolte da queste prove saranno in ogni caso di utilità per lo sviluppo dei futuri sistemi volti al monitoraggio di questi contaminanti.
Rafforzare il monitoraggio e il controllo dei microinquinanti
L’analisi dei dati relativi agli esperimenti è ancora in corso. «La creazione di sensori software è un processo dispendioso in termini di tempo che comporta la convalida e la gestione di ampie serie di dati», aggiunge Ratnaweera. «Ciò lo rende impegnativo dal punto di vista computazionale: la bassa concentrazione di questi inquinanti rappresenta infatti una delle maggiori sfide nello sviluppo dei sistemi software.» Ciononostante, Ratnaweera ritiene che il progetto abbia apportato un importante contributo all’avanzamento delle conoscenze sull’analisi dei dati e allo sviluppo di sensori software per il rilevamento dei microinquinanti presenti nell’acqua. Questo risultato potrebbe risultare sicuramente rilevante nel prossimo futuro, soprattutto se le autorità e le agenzie idriche si troveranno a dover rafforzare le proprie operazioni di monitoraggio e controllo dei microinquinanti.
Parole chiave
ECO-SOS, microinquinanti, sensori, contaminanti, acque reflue, PFAS, ftalati
