Il metodo SO.DIS. modificato
Presso il Dipartimento di Bioscienze dell’Università di Parma, durante il triennio 2012-2014, è stata condotta un’approfondita ricerca comprovante l’attività battericida della luce visibile, solare e artificiale, nel corso del Dottorato di Ricerca in Biotecnologie del Dott. Federico Biffignandi.
L’Organizzazione Mondiale della Sanità segnala che, a causa della mancanza di acqua sterile, si producono i seguenti effetti:
- 1,2 miliardi di persone non hanno l’accesso ad una fornitura di acqua potabile
- 1,8 milioni di persone muoiono ogni anno per diarrea, la maggior parte essendo costituita da bambini sotto i 5 anni
- la mancanza di acqua pura perpetua lo stato di povertà delle popolazioni
- il 94% dei casi di diarrea sono prevenibili attraverso modificazioni dell’ambiente.
L’utilizzo della luce solare per la disinfezione e la potabilizzazione dell’acqua costituisce un importante contributo ai trattamenti delle acque in paesi in via di sviluppo. L’aggiunta di sostanze chimiche alle acque, come nei trattamenti con cloro, può avere costi elevati, richiedere personale specializzato, ridurre la sostenibilità e aumentare gli impatti ambientali. L’uso di sostanze chimiche può inoltre produrre prodotti secondari delle reazioni chimiche con sostanze organiche, bromuri o ioduri (DBP, disinfection by products) potenzialmente mutageni o cancerogeni.
L’esposizione di acqua infetta alla luce solare nel corso del Dottorato di Ricerca è stata fatta al fine di ripetere alle nostre latitudini il metodo SODIS – Solar Water Disinfection.
Questo metodo conosciuto da tempo, e impiegato soprattutto nei paesi in via di sviluppo, consiste nell’esporre al sole per alcune ore acqua infetta contenuta in recipienti di polietilentereftalato (PET). Il SODIS è un sistema economico ed efficiente per il trattamento dell’acqua in zone isolate, solitamente applicato a livello familiare.
I ceppi batterici oggetto della sperimentazione sono stati Coliformi, Enterococchi fecali ed Escherichia coli, esposti, con vari illuminamenti e tempi di irradiazione, a luce artificiale e luce solare, essendo stati seminati in acqua o direttamente in piastra, oppure avendo prelevato i campioni d’acqua contenenti i batteri direttamente sul territorio (acque ad uso potabile o acque reflue).
L’esposizione alla luce solare è avvenuta in campo aperto e in serra a temperatura controllata, in estate, con condizioni meteo-climatiche favorevoli, utilizzando, come contenitori dell’acqua con i batteri, sia bottiglie di PET incolore da 1,5 litri (in commercio come contenitori di acqua minerale), sia bottiglie di vetro da 1 litro, incolore o di vari colori, sia un contenitore metallico di maggiori dimensioni (40 litri), oppure seminando direttamente i batteri in piastra.
Le percentuali di abbattimento batterico, sia con luce artificiale che con luce solare, sono state variabili, raggiungendo valori massimi prossimi al 100% della concentrazione batterica iniziale.
Questa metodica può portare ad un importante miglioramento della qualità dell’acqua da bere, con una riduzione delle malattie trasmesse da batteri presenti nell’acqua (e quindi, principalmente, dissenterie) agli utenti che traggono l’acqua da pozzi, fiumi, laghi o acquedotti contaminati.
La luce solare, anche nelle frequenze diverse dall’ultravioletto, produce nell’acqua composti dell’ossigeno reattivi (ROS), quali radicali liberi dell’ossigeno e perossidi di idrogeno. Queste molecole contribuiscono al processo di inattivazione dei microorganismi anche dopo la fine del periodo di irradiazione.
Il tempo di esposizione alla radiazione solare delle bottiglie in PET, contenenti l’acqua da potabilizzare, è di circa 6-7 ore con nuvolosità coprente circa il 50% del cielo, e di 2 giorni con cielo completamente nuvoloso. Preferibilmente le bottiglie sono poste sopra tetti in lamiera.
Latitudini alle quali il metodo SODIS risulta efficace : si ritiene che le regioni più favorevoli siano quelle comprese tra il 15° e il 35° parallelo N/S, poi le regioni comprese tra il 15° parallelo N/S e il parallelo 0°.
Limiti e controindicazioni del metodo SODIS effettuato con bottiglie di PET
. Alcuni tipi di materiali PVC possono impedire alla luce ultravioletta di raggiungere l’acqua;
. l’ invecchiamento e il logoramento delle bottiglie in PET riducono l’efficienza della luce solare;
. i contenitori di plastica possono rilasciare nell’acqua componenti chimici o tossici come il tereftalato, un processo potenzialmente accelerato dal calore; il vetro è un materiale migliore;
. risulta rilascio di antimonio da parte di bottiglie PET contenenti acqua minerale e analcolici immagazzinate per molti mesi nei supermercati.
Miglioramenti apportati al metodo SODIS con la sperimentazione condotta presso l’Università di Parma
- E’ stata dimostrata la sostituibilità delle bottiglie in PET con bottiglie in vetro o contenitori di altro genere;
- è stata dimostrata l’azione antibatterica della luce visibile, verificando che l’effetto depuratore non è attribuibile soltanto alle radiazioni ultravioletta e infrarossa contenute nella luce solare.
Proposta operativa connessa alla sperimentazione effettuata presso l’Università
Sostituzione delle bottiglie PET da 1,5 litri con contenitori in vetro della capacità di litri 20-25-35-54, dotati di apertura per caricamento acqua infetta, di rubinetto metallico per prelievo acqua depurata e posti su telaio metallico, ad uso monofamiliare. Questi contenitori sono già prodotti in Italia, ma possono anche realizzarsi nel paese di utilizzo, con ulteriore apporto allo sviluppo dell’economia locale.
Miglioramenti attesi
La dotazione alle famiglie del contenitore sopra descritto consentirà:
- di utilizzare a fini potabili l’acqua prelevata da pozzi poco profondi: 10-15 metri, che costituiscono la maggior parte dei pozzi in uso o in costruzione
- di eliminare le criticità presenti nell’uso del PET (in particolare il deterioramento della plastica e il rilascio di componenti chimici e/o tossici)
- di rendere più efficace il caricamento dell’acqua da potabilizzare e il prelievo dell’acqua potabile (evitando di posizionare le bottiglie su tetti di lamiera o simili)
- di responsabilizzare i singoli nuclei familiari sulla gestione dell’acqua
- un generale miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie dei gruppi di popolazione interessati.
Budget stimato per progetto pilota in Africa
. Acquisto e spedizione all’aeroporto d’imbarco in Italia
di n. 3 contenitori per acqua potabile stimati € 500
. Spese di trasporto/dogana di 3 contenitori nella località “ € 1.500
. Spese di laboratorio (n.18 analisi batteriologiche in loco) “ € 1.500
. Logistica (n.2 persone x 10 giorni: aereo a/r, vitto, alloggio
e spostamenti interni) “ € 3.000
Totale stimato: “ € 6.500
N.B.: nel budget stimato non sono compresi i costi della pompa per l’acqua e del pannello fotovoltaico, né dei vari supporti