Ozono

Principio chimico

L'ozono è una molecola triatomica instabile che si forma per scarica elettrica in atmosfera ricca di ossigeno o per radiazione UV a 185 nm. Il suo potenziale redox (2,07 V) ne fa il più potente ossidante di pratico impiego nel trattamento delle acque, superato solo da fluoro e radicale OH·.

In acqua agisce per due vie distinte: ossidazione molecolare diretta su gruppi insaturi e aromatici, e ossidazione radicalica per decomposizione catalizzata da OH-, che genera radicali ossidrilici di reattività ancora maggiore. Il rapporto fra le due vie dipende da pH, alcalinità e presenza di scavenger come carbonati e bicarbonati.

Modalità d'uso

L'ozono si genera in continuo da generatore corona alimentato con ossigeno secco o aria. Il gas viene iniettato in acqua tramite diffusori porosi, eiettori Venturi o miscelatori statici. Il tempo di contatto si realizza in colonne di reazione o in serbatoi a setti, dimensionati per garantire CT pari al doppio del valore teorico richiesto.

Il gas non disciolto va abbattuto da un distruttore termo-catalitico per evitare emissioni in ambiente. Per acque potabili il dosaggio tipico è 1–2 mg/L con 6–10 minuti di contatto, sempre seguito da filtrazione su carbone attivo biologico (BAC) per rimuovere il carbonio organico assimilabile generato.

• Generatore alimentato preferibilmente a O2 puro (95 % v/v)
• Materiali compatibili: AISI 316L, PVDF, PTFE, vetro borosilicato
• Distruttore OFF-gas obbligatorio (catalitico a 80 °C)
• Carbone attivo biologico a valle per stabilizzare il biodegradabile

Efficacia microbiologica

L'ozono è eccellente su tutti i microrganismi waterborne. La differenza con il cloro emerge in modo drammatico sui protozoi: Cryptosporidium richiede CT di 5–20 mg·min/L, oltre trecento volte più bassi del cloro. Per questo motivo dopo l'epidemia di Milwaukee del 1993 (oltre 400.000 casi di criptosporidiosi) molti acquedotti USA hanno introdotto l'ozono come barriera primaria.

L'ozono distrugge anche endotossine batteriche e prodotti del metabolismo cianobatterico (microcistine), traguardo non raggiungibile con cloro o UV.

Sottoprodotti e tossicologia

Il sottoprodotto critico è il bromato (BrO3-), normato dal D.Lgs. 18/2023 a 10 µg/L. Si forma per ossidazione di bromuri presenti in molte acque costiere o in falde con intrusione salina. La gestione del processo (controllo pH, dose, eventuale aggiunta di ammoniaca) è quindi essenziale per restare entro il limite.

L'ozono genera anche aldeidi (formaldeide, glioxal) e acidi carbossilici che, se non rimossi dal carbone attivo a valle, possono favorire la ricrescita batterica nelle reti distributive.

Vantaggi e svantaggi

L'ozono è la barriera disinfettante più potente. Non lascia residuo: questo è un vantaggio organolettico e un limite operativo. Va sempre integrato con un disinfettante secondario per il mantenimento del residuo in rete.

Costi

L'ozono ha investimenti iniziali importanti (generatore, contattore, distruttore OFF-gas, BAC) e costi energetici di 10–20 kWh per kg di O3. Per acquedotti di medie dimensioni il costo per m³ trattato è 0,05–0,12 € contro 0,001 € del cloro. Si giustifica solo in presenza di problematiche specifiche (Cryptosporidium, micro-inquinanti, sapori).

Quando usarlo

Indicato per acquedotti con captazione superficiale, presenza di Cryptosporidium, micro-inquinanti organici (pesticidi, farmaci), problemi di colore o sapori. Largamente usato nell'imbottigliamento di acque minerali come sterilizzazione finale prima del riempimento. Sconsigliato come unico trattamento in piccoli impianti per i costi e la complessità di gestione.

Inquadramento normativo

Il D.Lgs. 18/2023, art. 13, ammette l'ozono per il trattamento delle acque destinate al consumo umano. L'Allegato I fissa il limite di 10 µg/L per i bromati. Le Linee Guida ISS dedicano un capitolo all'ozonizzazione, sottolineando la necessità del binomio O3 + carbone attivo biologico per la gestione dei sottoprodotti. La UNI EN 1278 dettaglia requisiti e prove per l'ozono d'uso potabile.