Rilascio di BPA da materiali in contatto con l'acqua potabile

Bisphenol A (BPA) is a substance constituting the epoxy resins used for the relining of pipes in the water distribution network. Having been identified as an endocrine disruptor by further toxicological studies, this compound has been included in the proposal for a European Directive on drinking water, with a parametric value of 2.5 μg/L. The thesis work is focused on the study of the main factors affected by the release of BPA through laboratory migration tests. The tests were carried out on three different epoxy resins characterized by different formulations of the mixture of materials and relining technology, evaluating the release of BPA for a total time of 176 days. A higher release of BPA was found for the resin with the least stable formulation of the mixture, and installed by the spray coat technology. The release of BPA over time is well described by a double exponential model, validated with literature data, whose most critical moments, with greater release of BPA and therefore risk for human health, occur in the first days of installation and in the long period, due to the likely wear of the resins. Therefore, it is essential to carry out the BPA monitoring campaign frequently during the first week after installing the resins, also maintaining it in the long term. The effect of active chlorine and the chemical stability of water was then assessed both on the concentration of BPA released after one day and on the total mass of BPA released in the first 7 days. The experiments were designed through the Design of Experiment. The effect of the residual chlorine is prevalent with respect to the effect of the chemical stability of the water; in fact, the increase in the residual concentration of active chlorine (0-0.4 mg Cl2/L) causes a reduction in the concentration of released BPA, assuming its rapid transformation into toxic chlorine by-products (chloro-bisphenols or chlorophenols).

Il bisfenolo A (BPA) è una sostanza costituente le resine epossidiche utilizzate per il relining delle tubature nella rete di distribuzione acquedottistica. Essendo stato identificato come interferente endocrino da molteplici studi tossicologici, tale composto è stato inserito nella proposta di modifica di Direttiva europea sulle acque potabili, con un valore parametrico di 2,5 μg/L. Il lavoro di tesi si è focalizzato sullo studio dei principali fattori influenzanti il rilascio di BPA attraverso test di migrazione in laboratorio. I test sono stati effettuati su tre diverse resine epossidiche, caratterizzate da diverse formulazioni della miscela dei materiali e tecniche di relining, valutando il rilascio di BPA per un tempo totale di 176 giorni. Un maggiore rilascio di BPA è stato osservato per la resina con la formulazione meno stabile della miscela, e installata mediante la tecnica di spray coat. Il rilascio di BPA nel tempo è ben descritto da un modello doppio esponenziale, validato con dati di letteratura, che evidenzia come le maggiori criticità, e quindi il maggior rischio per la salute umana, si abbiano nei primi giorni dopo l’installazione e nel lungo periodo, a causa della probabile usura delle resine. Dunque, è fondamentale effettuare con frequenza la campagna di monitoraggio del BPA durante la prima settimana dall’installazione delle resine, mantenendola anche nel lungo periodo. È poi stato valutato l’effetto del cloro attivo e della stabilità chimica dell’acqua sia sulla concentrazione di BPA rilasciata dopo un giorno sia sulla massa totale di BPA rilasciata nei primi 7 giorni. Gli esperimenti sono stati progettati mediante il Design of Experiment. L’effetto del cloro residuo risulta essere prevalente rispetto all’effetto della stabilità chimica dell’acqua; infatti, l’aumento della concentrazione residua di cloro attivo (0-0,4 mgCl2/L) provoca una riduzione della concentrazione di BPA rilasciato, ipotizzando la sua rapida trasformazione in sottoprodotti tossici di clorazione (cloro-bisfenoli o clorofenoli).