Che cos'è l'H₂S?
L'idrogeno solforato (H₂S) è un gas incolore noto per il suo caratteristico odore di uova marce. Il suo odore sgradevole non è l'unico problema che pone; l'H₂S è infatti altamente tossico e corrosivo, il che lo rende un serio problema in settori come il trattamento delle acque reflue, la produzione di biogas, l'industria mineraria, l'acquacoltura e la raffinazione del petrolio.
Come si forma l'H₂S?
L'H₂S è generato principalmente dalla decomposizione della materia organica da parte dei batteri in ambienti anaerobici (privi di ossigeno). Questo processo, noto come digestione anaerobica, è svolto da batteri solfato-riduttori. Queste condizioni si verificano naturalmente nelle paludi, nei sedimenti marini e nelle zone geotermiche, ma anche in sistemi artificiali come fognature e metanizzatori. Inoltre, nei sistemi di trattamento delle acque reflue e negli impianti di biogas, l'H₂S è un sottoprodotto comune. La sua formazione è influenzata da diversi fattori:
- Tipo e quantità di materia organica
- Temperatura e pH
- Dinamica del flusso e tempo di ritenzione
- Presenza di solfati e batteri anaerobi
A causa della sua densità (più pesante dell'aria), l'H₂S tende ad accumularsi negli spazi bassi, presentando un elevato rischio di esposizione improvvisa e concentrata.
Problemi causati da H₂S
Odori e disturbi
Anche a concentrazioni molto basse, l'H₂S è rilevabile all'olfatto. Le lamentele per gli odori di H₂S sono comuni nelle aree vicine ai sistemi di metanizzazione e di trattamento delle acque reflue.
Tossicità
L'H₂S è un potente inibitore della respirazione cellulare. L'inalazione può colpire il sistema nervoso e i polmoni, causando sintomi che vanno dal mal di testa e dalla nausea alla perdita di coscienza o alla morte nei casi più gravi. Anche l'esposizione cronica a bassi livelli può causare problemi di salute.
Corrosione e danni alle infrastrutture
Uno degli impatti più costosi dell'H₂S è la corrosione. Quando l'H₂S incontra l'umidità, può essere ossidato da batteri come il Thiobacillus thiooxidans in acido solforico (H₂SO₄). Questo acido attacca aggressivamente il calcestruzzo e il metallo, provocando:
- Accelerazione del deterioramento di tubature e attrezzature
- Manutenzione e riparazioni frequenti
- Interruzione dell'operatività e aumento dei costi
Il calcestruzzo esposto a 20 ppm di H₂S può deteriorarsi di 2-3 cm ogni 5 anni. Prevenire la formazione di H₂S è molto più efficace e duraturo che trattarne i sintomi.
Come l'ossigeno impedisce la formazione di H₂S
Il principio
L'ossigeno svolge un ruolo essenziale nell'inibire la formazione di H₂S. Mantenendo condizioni aerobiche, sopprimiamo l'attività dei batteri solfato-riduttori, che sono attivi solo in ambienti anaerobici. In altre parole: niente anaerobiosi, niente H₂S.
Perché usare l'ossigeno?
I trattamenti convenzionali, come il nitrato di calcio, i sali di ferro o l'ipoclorito di sodio, sono comunemente utilizzati per gestire i solfuri, ma presentano degli svantaggi: rischi associati allo stoccaggio dei prodotti chimici, costi ricorrenti, produzione di fanghi ed efficacia limitata nel tempo.
L'ossigeno puro, invece, offre una soluzione pulita, efficace e permanente. Aumentando direttamente i livelli di ossigeno disciolto nel sistema:
- Le zone anaerobiche vengono eliminate.
- I batteri solfato-riduttori sono superati dai microbi aerobi.
- La formazione di H₂S viene prevenuta alla fonte, non solo mascherata o neutralizzata a posteriori.
Vantaggi dell'ossigeno rispetto ai trattamenti chimici tradizionali
Nei settori del biogas e del trattamento delle acque reflue, il dosaggio dell'ossigeno è sempre più riconosciuto per la sua semplicità, affidabilità ed efficacia rispetto alle alternative chimiche:
Metodo di trattamento |
Vantaggio |
Svantaggi |
| Nitrati di calcio | Sopprime temporaneamente l'H₂S | Elevati costi ricorrenti, manipolazione di prodotti chimici |
| Cloruro di ferro (FeCl3) | Reagisce con l'H₂S per formare solidi | Formazione di fanghi, interferenza con il pH |
| Ipoclorito di sodio | Ossido l₂S | Sottoprodotti tossici, rischi per la sicurezza |
| Ossigeno puro | Previene biologicamente l'H₂S alla fonte | Richiede un sistema di dosaggio |
Come iniettare ossigeno per prevenire l'H₂S
Caso 1: Produzione di biogas
Nei digestori anaerobici in cui si genera biogas dai rifiuti organici, l'H₂S è un contaminante comune. Per trasformare il biogas in biometano, l'H₂S deve essere rimosso.
Soluzione: Iniettare ossigeno puro direttamente nel digestore in microdosi. L'ossigeno favorisce la crescita di batteri ossidanti dello zolfo che convertono l'H₂S in zolfo elementare, che può essere separato.
Considerazioni principali:
- Il dosaggio dell'ossigeno è controllato con precisione (in genere tra lo 0,3% e l'1% del volume di biogas).
- Un sistema di prevenzione del riflusso assicura che il biogas non entri nello stoccaggio dell'ossigeno.
- Il processo è continuo e si integra perfettamente con le tecnologie di recupero dei gas come PSA, membrane o unità di recupero di CO₂.
Caso 2: Reti di acque reflue e fognarie
Nei tubi di riflusso e nelle fognature, l'H₂S si forma a causa di lunghi tempi di ritenzione e di condizioni anaerobiche stagnanti.
Soluzione: utilizzare un sistema di superossigenazione, come un cono di ossigeno, per dissolvere grandi quantità di ossigeno nelle acque reflue.
Come funziona?
Esempio di un sistema a cono ECO2 alimentato con O2 da un generatore NOVAIR
- Un flusso laterale di acque reflue grezze viene pompato in una camera di dissoluzione conica.
- Viene iniettato ossigeno puro, formando una densa nuvola di microbolle con una superficie di contatto gas-liquido molto ampia.
- Il flusso ricco di ossigeno viene reiniettato nella fognatura principale o nella condotta di forza, mantenendo livelli di ossigeno disciolto che impediscono la formazione di H₂S.
Vantaggi:
- Raggiunge alti livelli di D.O.
- Sistema compatto ed efficiente dal punto di vista energetico
- Non necessita di additivi chimici o manutenzione frequente
Conclusione: scegliere l'ossigeno per un controllo pulito, sicuro e sostenibile dell'H₂S.
L'idrogeno solforato non è solo un fastidio olfattivo, ma un gas pericoloso che minaccia la sicurezza dei lavoratori, l'integrità delle infrastrutture e la qualità dell'ambiente. È molto più efficace prevenire la sua formazione che cercare di gestirne le conseguenze.
L'utilizzo di ossigeno puro per eliminare le condizioni anaerobiche è una soluzione comprovata, pulita ed efficace per gli impianti di biogas e i sistemi fognari. Elimina la causa principale dell'H₂S, evita gli inconvenienti dei trattamenti chimici e promuove la sostenibilità a lungo termine.
Se gestite un impianto di trattamento delle acque reflue, un impianto di biogas o una rete fognaria comunale, prendete in considerazione il passaggio alla prevenzione basata sull'ossigeno come strategia primaria di controllo dell'H₂S.
