CHITOSAN-BASED TECHNOLOGICAL STRATEGIES FOR INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT: FROM LABORATORY RESEARCH TO PILOT-SCALE VALIDATION

La crescente domanda globale di acqua pulita è minacciata dall’aumento della popolazione, dalle pressioni ambientali e dall’espansione delle attività industriali. Tra i contaminanti presenti nei corpi idrici, quelli derivati da coloranti e inchiostri industriali rappresentano circa il 10–15% delle sostanze recalcitranti. In particolare, le acque reflue generate dalla stampa flessografica costituiscono una sfida ambientale complessa, poiché contengono pigmenti persistenti, leganti polimerici, tensioattivi e altre sostanze ausiliarie che conferiscono elevata eterogeneità chimica, pH alcalino, stabilità colloidale e intensa colorazione. Queste caratteristiche riducono l’efficacia dei trattamenti convenzionali e limitano il riutilizzo dell’acqua, rendendo necessario lo sviluppo di tecnologie alternative. Questo studio analizza l’impiego del chitosano come agente flocculante bio-based per la destabilizzazione delle dispersioni colloidali di inchiostro nelle acque reflue industriali. Il chitosano, polisaccaride cationico ottenuto dalla deacetilazione della chitina, è ampiamente utilizzato nei processi di coagulazione–flocculazione. A differenza del chitosano derivato da crostacei, il presente lavoro utilizza chitosano di origine fungina, ottenuto con minore consumo di reagenti chimici e ridotto impatto ambientale, come alternativa sostenibile e circolare. La ricerca combina caratterizzazione fisico-chimica e ottimizzazione del processo. In una prima fase vengono studiate la composizione chimica e la stabilità colloidale degli inchiostri flessografici in ambiente acquoso. Successivamente, vengono eseguiti test batch di flocculazione per individuare le condizioni operative ottimali, valutando pH, dosaggio del polimero, miscelazione rapida e lenta e tempo di sedimentazione. L’efficacia del trattamento è determinata attraverso la rimozione del colore, la riduzione della torbidità, la variazione della conducibilità e l’abbattimento della Domanda Chimica di Ossigeno (COD) e della Domanda Biologica di Ossigeno (BOD), in relazione ai limiti normativi e alle possibilità di riutilizzo dell’acqua. Sulla base dei risultati ottenuti, viene proposto un progetto concettuale di un impianto pilota di coagulazione–flocculazione a base di chitosano, finalizzato a valutarne la scalabilità e l’integrazione in una linea produttiva industriale. Lo studio utilizza acque reflue reali provenienti da un impianto di stampa flessografica del Nord Italia, consentendo di validare la tecnologia in condizioni operative reali e di incrementare il livello di maturità tecnologica dal TRL 1 al TRL 7. I risultati dimostrano che il chitosano fungino favorisce efficacemente la neutralizzazione delle cariche e la flocculazione per ponte in dispersioni di inchiostro altamente stabili, garantendo una significativa rimozione dei composti cromofori e del carico ionico. Lo studio contribuisce allo sviluppo di materiali bio-based per il trattamento delle acque reflue industriali e promuove strategie circolari di gestione delle acque volte a ridurre i rischi ambientali e sanitari legati ai contaminanti persistenti derivati dalla stampa.