Origine, comportamento e destino delle microplastiche nelle acque reflue

Microplastics today represent a research topic, but also a very relevant political and social concern, due to their finding in all environmental compartment. The purpose of this study is to understand the presence and fate of these particles in sewage and wastewater treatment plants, with analysis of scientific literature and some experimental tests. Since this is an extremely actual topic and still partially unexplored area, the methods of sampling and analysis of microplastics are subject to continuous variations, and the information available to date has therefore been collected in order to obtain a complete and representative picture of today's situation. The experimental activity that was carried out, had the purpose to clarify some behaviors of these particles in different phases of the treatment of wastewater. In particular, we studied the sedimentation of polyethylene terephthalate (PET) particles, the flotation of polyethylene (PE) particles, and the incorporation of polyethylene (PE) particles into activated sludge flakes, which occurs in biological treatments with suspended biomass. Finally a preliminary investigation was carried out (with the collaboration of Prof. Binelli of the University of Milan) on an aspect that is still poorly investigated: the content of microplastics in wastewater from textile industries, in order to be able to explore the contribution to the release of polymeric microfibers from the fabrics during their processing stages. The procedures performed showed that sedimentation, as expected, is described by Stokes law with deviations from the theoretical velocity values due to the irregular shape of the microplastics. From the point of view of flotation, the times required to obtain the almost complete clarification of the liquid in a cuvette, depending on the particle size class of the particles, were obtained by turbidity measurements. The values obtained from this test are approximately 2 h for PE> 212 μm, 3 h for 125 μm <PE <212 μm and more than 4 h for 25 μm <PE <125 μm. The incorporation of MPs with activated sludge flakes was found to be a phenomenon capable of leading to an almost total PE retention (in terms of weight) for particle sizes greater than 63 μm, and then falling to values of 50% of MP on the fraction between 25 μm and 63 μm. In conclusion, the analysis of textile wastewater has shown that, after some phases of the processing of synthetic fabrics, there is a large quantity of fibers, suggesting that more in-depth investigations are required on this type of industrial waste, which are not present today in literature.

Le microplastiche rappresentano oggi un tema di ricerca, ma anche di preoccupazione politica e sociale molto rilevante, a causa del loro ritrovamento in tutti i comparti ambientali. Lo scopo di questo elaborato di laurea è quello di studiare presenza e destino di queste particelle nei reflui fognari e negli impianti di depurazione, con analisi della letteratura scientifica e alcune prove sperimentali. Trattandosi di un ambito di estrema attualità e ancora in parte inesplorato, i metodi di campionamento e di analisi delle microplastiche sono sottoposti a continue variazioni, e sono quindi state raccolte le informazioni ad oggi disponibili per poter ottenere un quadro completo e rappresentativo della situazione odierna. L’attività sperimentale che è stata svolta, ha avuto lo scopo di chiarire alcuni comportamenti di queste particelle in diverse fasi del trattamento dei reflui. In particolare ci si è occupati di studiare la sedimentabilità delle particelle in polietilentereftalato (PET), la flottazione di particelle in polietilene (PE), e l’inglobamento delle particelle in polietilene (PE) all’interno dei fiocchi di fango attivo, che avviene nei trattamenti biologici a biomassa sospesa. Per finire è stata svolta un’indagine preliminare (con la collaborazione del prof. Binelli dell’Università degli Studi di Milano) su un aspetto ancora oggi poco perlustrato, ovvero sul contenuto di microplastiche nei reflui di tintoria, in modo da poter esplorare il contributo al rilascio di microfibre polimeriche da parte dei tessuti durante le loro fasi di lavorazione. Le procedure eseguite hanno mostrato che la sedimentazione, come atteso, è di tipo discreto con dei discostamenti rispetto ai valori teorici di velocità di Stokes a causa della forma irregolare delle microplastiche. Dal punto di vista della flottazione sono stati ottenuti, tramite misure di torbidità, dei tempi necessari ad ottenere la quasi completa chiarificazione del liquido in una cuvetta, in dipendenza dalla classe granulometrica delle particelle. I valori ottenuti da questa prova sono pari a circa 2 h per il PE >212 μm, 3 h per 125 μm <PE<212 μm e più di 4 h per 25 μm<PE<125 μm. L’inglobamento delle MP con i fiocchi di fango attivo è risultato essere un fenomeno in grado di portare ad un trattenimento di particelle in PE pressoché totale (in termini di peso) per granulometrie superiori a 63 μm, per poi scendere a valori del 50% di MP sulla frazione tra 25 μm e 63 μm. In conclusione, l’analisi dei reflui tessili ha mostrato che, dopo alcune fasi della lavorazione dei tessuti sintetici, è presente una grande quantità di fibre, suggerendo che sarebbero opportune delle indagini più approfondite inerenti a questo tipo di scarichi industriali, ad oggi non presenti nella letteratura scientifica.