produzione di ozono per l'acquacoltura
L'acquacoltura deve affrontare sfide costanti nel mantenimento di una qualità ottimale dell'acqua e nella protezione della salute degli animali. Agenti patogeni, rifiuti organici e contaminanti disciolti possono accumularsi sia nei sistemi a flusso continuo che nei sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS), influenzando la crescita, i tassi di sopravvivenza e la qualità dei prodotti.
L'ozono (O₃) viene sempre più adottato come soluzione efficace a queste sfide. Riconosciuto come uno dei più potenti ossidanti disponibili per il trattamento dell'acqua, l'ozono offre un ampio spettro d'azione, dal controllo dei patogeni alla riduzione del carico organico, senza lasciare residui chimici diversi dall'ossigeno.
Cos'è l'ozono?
L'ozono è una forma triatomica dell'ossigeno (O₃) con un potenziale di ossidazione molto più elevato rispetto all'ossigeno molecolare (O₂). È un gas naturalmente instabile che reagisce facilmente con composti organici e inorganici, decomponendo molecole complesse e inattivando i microrganismi. Grazie alle sue forti proprietà ossidanti, l'ozono è ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque in diversi settori industriali e nell'acquacoltura.
Come viene prodotto l'ozono
Nell'acquacoltura, l'ozono viene solitamente prodotto in loco utilizzando un generatore di ozono alimentato con ossigeno puro proveniente da ossigeno liquido o da un generatore di ossigeno.
Il processo prevede:
- Gas di alimentazione a ossigeno puro.
- Passaggio dell'ossigeno attraverso una scarica elettrica (scarica a corona) all'interno del generatore.
- Questa energia elettrica divide le molecole di O₂ in singoli atomi di ossigeno, che poi si ricombinano con altre molecole di O₂ per formare ozono (O₃).
La maggior parte dei generatori di ozono commerciali per l'acquacoltura sono progettati per produrre ozono a concentrazioni di circa il 10% in peso nel flusso di ossigeno. Questa produzione su richiesta elimina i problemi di stoccaggio e garantisce che il gas venga utilizzato immediatamente, poiché l'ozono si decompone rapidamente in ossigeno.
Modalità d'azione
L'ozono agisce principalmente attraverso l'ossidazione, attaccando:
- Agenti patogeni quali batteri, virus e parassiti.
- Materia organica, compresa quella disciolta e particolato organico.
- Composti che alterano il colore e l'odore e degradano la qualità dell'acqua.
I suoi vantaggi rispetto ad altri ossidanti come il cloro includono:
- Maggiore potere ossidante (1,52 volte più potente del cloro).
- Produzione in loco a partire da ossigeno ed elettricità (riduzione della logistica e della manipolazione di sostanze chimiche).
- Il prodotto finale della decomposizione dell'ozono è l'ossigeno.
Applicazioni nell'acquacoltura
Disinfezione dell'acqua in entrata
L'ozono può essere utilizzato per disinfettare l'acqua in entrata prima che entri nei serbatoi o negli stagni, riducendo significativamente il rischio di introdurre agenti patogeni. Questo è applicabile a tutte le specie e a tutti i sistemi, compresi gli allevamenti a flusso continuo e gli impianti RAS.
Nell'allevamento dei gamberetti, l'ozono è sempre più utilizzato in sostituzione del cloro, in particolare nelle zone in cui l'elettricità è più economica rispetto alle catene di approvvigionamento chimico. È anche efficace contro malattie virali ricorrenti come la sindrome dei punti bianchi.
Precauzioni per l'uso in acqua di mare: quando si tratta l'acqua di mare, è necessario monitorare attentamente il potenziale di ossido-riduzione (ORP). Un ORP superiore a 800 mV può ossidare gli ioni bromuro in bromo, che è tossico per le specie acquatiche.
RAS: Disinfezione dell'acqua di ricircolo e controllo del carico organico
Nelle operazioni RAS, l'ozono svolge molteplici funzioni:
Riduzione del carico patogeno: paragonabile alla disinfezione UV, ma con l'ulteriore vantaggio di ossidare le sostanze organiche.
Eliminazione della materia organica: ossidando la materia organica disciolta, l'ozono riduce l'apporto di nutrienti per i batteri eterotrofi. In un RAS, questa pre-ossidazione riduce il carico organico che raggiunge il biofiltro, favorendo l'attività dei batteri nitrificanti e migliorando l'efficienza complessiva della filtrazione biologica.
Miglioramento della frazionamento della schiuma: l'ozono viene spesso iniettato tramite uno schiumatoio proteico. Il processo di ossidazione migliora la formazione di bolle, consentendo la rimozione di solidi sospesi fini (
Prevenzione dei picchi di NO₂⁻: nei sistemi RAS, i nitriti (NO₂⁻) possono raggiungere rapidamente concentrazioni tossiche per i pesci, in particolare dopo un elevato carico organico o uno squilibrio temporaneo nel biofiltro. L'ozono aiuta a limitare questi picchi ossidando parzialmente il NO₂⁻ in nitrato (NO₃⁻), che riduce l'accumulo di nitriti e aiuta a stabilizzare il ciclo dell'azoto.
Prevenzione dei sapori sgradevoli: sapori sgradevoli come il geosmin e il MIB (2-metilisoborneolo) possono ridurre notevolmente il valore di mercato del pesce pescato. L'ozono non distrugge direttamente questi composti alle concentrazioni tipicamente utilizzate nell'acquacoltura. Tuttavia, ossidando la materia organica disciolta e le particelle fini prima che i batteri abbiano la possibilità di convertirle in geosmina o MIB, l'ozono riduce indirettamente le condizioni che portano alla loro formazione. Questo controllo proattivo dei precursori aiuta a mantenere la qualità e il sapore del prodotto, riducendo al minimo il rischio di costosi ritardi nella depurazione prima della raccolta.
Skimmer proteici di @CMAQUA
Linee guida per il dosaggio e considerazioni operative
Il rapporto mangime-ozono è comunemente utilizzato come riferimento per dimensionare sia il generatore di ozono che lo schiumatoio proteico nei sistemi RAS. Tuttavia, il modo più efficiente per controllare il dosaggio dell'ozono durante il funzionamento è monitorare l'ORP (potenziale di ossido-riduzione). Un valore target di circa 700-750 mV all'uscita dello schiumatoio proteico è generalmente un buon indicatore del fatto che la materia organica e gli agenti patogeni vengono ossidati efficacemente senza residui eccessivi a valle.
Poiché gli schiumatoi funzionano generalmente in parallelo con il sistema principale di ricircolo dell'acqua, ciò consente di mantenere l'ORP a circa 200-300 mV in modo da non rappresentare un rischio per gli animali.
Il dosaggio operativo dovrebbe anche tenere conto di:
- Portata dell'acqua attraverso l'unità di trattamento.
- Tempo di permanenza nella camera di contatto o nello skimmer.
- Monitoraggio continuo dell'ORP per evitare un sovradosaggio, specialmente nell'acqua di mare.
- Grado di filtrazione meccanica; una migliore rimozione delle particelle riduce il fabbisogno di ozono.
Per il trattamento dell'ozono nell'acqua in entrata, la dose di ozono richiesta dipenderà principalmente dal carico organico iniziale. Una regola empirica pratica è quella di puntare a 1 g di O₃ per m³ di acqua. Al di sopra di questo livello, diventa difficile dissolvere più ozono in modo efficiente nell'acqua in condizioni normali.
È possibile utilizzare un semplice metodo di stima per calcolare approssimativamente il fabbisogno di ozono sulla base dei test del cloro:
- Aggiungere una fonte di cloro (ad esempio ipoclorito di calcio) a un volume definito dell'acqua target mentre si misura l'ORP.
- Registrare la quantità di cloro libero necessaria per raggiungere 700 - 750 mV.
- Convertire questo fabbisogno di cloro nella dose equivalente di ozono, sapendo che sia l'ozono (O₃) che il “cloro attivo” (come Cl₂) consumano 2 elettroni per mole:
- Peso equivalente (MW / n):
- O₃: 48 / 2 = 24 g per equivalente
- Cl₂: 70.9 / 2 = 35.45 g per equivalente
- Pertanto, 1 kg di cloro attivo (equivalente Cl₂) ≈ 0,68 kg di O₃ per uguale capacità ossidante.
- Considerando un'efficienza di dissoluzione dell'ozono di ~85%, ciò rappresenta ~0,80 kg di ozono per eguagliare l'effetto di 1 kg di cloro libero.
In tutti i casi, si raccomanda di rimuovere il più possibile il materiale solido sospeso prima della disinfezione con ozono. Ciò aumenta l'efficienza dell'ossidazione con ozono e riduce il fabbisogno complessivo di ossidante.
Vantaggi e limitazioni
Vantaggi
- Disinfezione ad ampio spettro (batteri, virus, parassiti).
- Ossidante più potente del cloro.
- Viene prodotto in loco (consegna gratuita).
- Riduce il carico organico e migliora la limpidezza dell'acqua.
- Aumenta i livelli di ossigeno disciolto dopo la decomposizione.
- Favorisce una migliore conversione alimentare, tassi di crescita e qualità del prodotto.
Limitazioni
Il sovradosaggio nell'acqua di mare può produrre composti bromurici tossici.
Costi delle attrezzature e requisiti di controllo operativo.
Richiede operatori qualificati e un dosaggio automatico ben sincronizzato per gestire il dosaggio dell'ozono in base al potenziale redox (ORP).
Conclusione
L'ozono è uno strumento collaudato e versatile per migliorare la qualità dell'acqua e la biosicurezza nell'acquacoltura. La sua capacità di disinfettare, controllare le sostanze organiche e migliorare le prestazioni del sistema lo rende prezioso sia per i sistemi RAS che per quelli a flusso continuo.
