Modellazione dell'azione delle bolle per il trattamento delle acque mediante ultrasuoni
Molti metodi di purificazione dell'acqua, come ad esempio lo strippaggio nelle torri di raffreddamento o l'applicazione di correnti elettriche, comportano un elevato consumo energetico. Altre tecniche convenzionali, per le quali si utilizza una migliore flocculazione delle particelle inquinanti disperse, prevedono l'uso di additivi chimici e richiedono quindi successivi trattamenti. Gli ultrasuoni sono invece meno inquinanti e più economici e per questo motivo si stanno diffondendo rapidamente nel trattamento delle acque potabili o reflue. Quando si applicano campi acustici di notevole intensità ai liquidi si producono effetti di cavitazione, ossia la formazione di bolle capaci di rimuovere le particelle inquinanti. La rimozione può essere ottenuta con mezzi meccanici, come la rottura dei batteri, oppure chimici, come la generazione di radicali liberi per l'ossidazione dei composti aromatici. Finora i dispositivi disinquinanti a ultrasuoni venivano spesso progettati empiricamente, senza studi approfonditi degli effetti di vari parametri chiave, tra i quali la distribuzione delle bolle di cavitazione e la loro dinamica. Un progetto finanziato dalla CE ha permesso di analizzare con accuratezza l'azione collettiva delle bolle di cavitazione. Si sono sviluppati modelli matematici che descrivono con precisione la formazione di schemi in vaste popolazioni di bolle e che potranno essere utilizzati per la simulazione, il controllo e l'ottimizzazione dei gruppi di bolle nei liquidi a cui vengano applicati campi acustici. Basandosi sul moto delle singole bolle sottoposte ad ampie variazioni di pressione, questi modelli innovativi e questi algoritmi veloci aiuteranno a prevedere la dinamica dei sistemi di bolle. I nuovi algoritmi sono applicabili a gruppi di bolle sia in mono- che in polidispersione, ossia aggregati in cui le bolle presentano, rispettivamente, raggi iniziali uguali o differenti. Sono in corso ricerche sul moto delle bolle non sferiche e sulla modellazione accurata delle interazioni tra un numero ridotto di bolle, per quanto riguarda la loro coalescenza e implosione.
