Copertura disinfettante: esigenze e criticità
La disinfezione dell’acqua è un aspetto essenziale per proteggere la salute di chi ne fa uso da potenziali rischi ad essa correlati: i pericoli microbiologici associati all’acqua non devono infatti essere mai sottovalutati, perché possono rappresentare un serio rischio per la salute umana, in particolar modo per quella dei soggetti più fragili. Per questo è importante assicurare che la disinfezione residua (o copertura disinfettante) garantisca il controllo microbiologico dell’acqua fino ad ogni punto dove questa viene utilizzata.
Il dosaggio dei disinfettanti, quindi, dovrebbe avvenire in misura tale da assicurare che una concentrazione efficace del disinfettante stesso possa essere presente in ogni momento in tutti i punti terminali di un impianto. Ciò può richiedere in alcuni casi un dosaggio del disinfettante ripetuto nello spazio (ossia a livello di più punti della stessa rete di distribuzione dell’acqua) o nel tempo (ovvero, nel caso di circuiti come quelli di acqua calda sanitaria, dosando ripetutamente grandi quantità di disinfettante sulla stessa acqua già precedentemente trattata).
Se da un lato queste pratiche possono rappresentare l’unica strada percorribile per assicurare il controllo delle problematiche microbiologiche, dall’altro lato possono determinare l’insorgenza di problemi legati all’accumulo di sottoprodotti della disinfezione, alcuni dei quali riconosciuti e attenzionati per i loro effetti dannosi sulla salute umana, oltre che promuovere l’insorgenza di fenomeni corrosivi e di effetti deleteri nei confronti dei materiali che compongono i sistemi trattati.
La monoclorammina: un disinfettante stabile e sicuro
Pur appartenendo alla classe dei disinfettanti a base di cloro, la monoclorammina ha caratteristiche chimiche peculiari che determinano anche proprietà uniche rispetto agli altri prodotti della stessa classe, come ipoclorito di sodio o biossido di cloro. Tra queste, rientra la maggiore stabilità: grazie alla reattività ridotta, la sua concentrazione tende a diminuire in modo molto più lento rispetto a quella degli altri disinfettanti assicurando, una maggiore persistenza.
Infatti, se ipoclorito di sodio e biossido di cloro, essendo molto ossidanti, reagiscono molto facilmente e in maniera aspecifica, venendo per buona parte “consumati” in reazioni indesiderate (come quelle con i materiali che compongono gli impianti idrici, provocando fenomeni corrosivi, o quelli con la materia organica presente nell’acqua, causando la formazione di sottoprodotti tossici) con conseguente riduzione della concentrazione “disponibile” per l’espletamento dell’azione disinfettante, la monoclorammina reagisce in maniere selettiva, con un meccanismo che le permette l’ottimizzazione dell’efficacia biocida.
Questo consente, ad esempio, il mantenimento di un’adeguata copertura disinfettante anche in reti di distribuzione molto lunghe ed estese, come alcune reti acquedottistiche.
Data la sua stabilità, la monoclorammina può essere dosata solo nel punto iniziale della rete e assicurare un’adeguata disinfezione residua fino alle utenze distali, senza richiedere stazioni di ridosaggio intermedie. In questo senso, emblematico è il caso dell’acquedotto di San Francisco, che nel 2004 ha effettuato uno switch della propria strategia di disinfezione secondaria da cloro a monoclorammina, sostituendo 13 stazioni di clorazione con un solo impianto iniziale di dosaggio di monoclorammina, grazie al quale assicura una copertura di disinfezione efficiente lungo le centinaia di km che separano il punto di captazione nei pressi del lago Tahoe dalla baia dove sorge la città metropolitana.
Ciò comporta non solo un vantaggio in termini di controllo microbiologico, ma anche la risoluzione del problema legato all’accumulo di sottoprodotti: ridurre le operazioni di dosaggio permette di minimizzare il problema legato all’accumulo di composti chimici indesiderati.
La stabilità della monoclorammina rappresenta un vantaggio anche nel caso di stagnazione o di lunghi tempi di permanenza dell’acqua all’interno della rete o del circuito di distribuzione, in virtù del suo tempo di dimezzamento nettamente superiore rispetto a quello di ipoclorito o biossido di cloro.
Se si considera la disinfezione secondaria delle reti interne agli edifici, ciò si traduce in una migliore disinfezione anche a livello delle utenze meno utilizzate e in una riduzione della frequenza di flussaggio richiesta per assicurare un’adeguata copertura disinfettante a tutti i terminali. Questo comporta un importante risparmio di risorsa idrica e, nel caso dell’acqua calda sanitaria, anche una riduzione dei consumi energetici.
Ed è proprio in acqua calda, per effetto della temperatura che accelera i processi di decomposizione, a emergere in maniera ancora più evidente la stabilità della monoclorammina rispetto a ipoclorito o biossido di cloro: se confrontato con quello del primo, il tempo di dimezzamento della monoclorammina (prossimo a 200 ore) è circa 10 volte superiore, mentre è addirittura 20 volte superiore rispetto a quello del biossido di cloro. A contribuire all’instabilità di quest’ultimo, oltre all’elevata reattività, anche la sua natura di gas disciolto e la conseguente volatilità.
La stabilità della monoclorammina rende questo disinfettante particolarmente adatto anche per la disinfezione delle acque industriali, di raffreddamento o di processo: trattandosi di acque non pulite, queste possono contenere quantità significative di composti ossidabili, che comportano un consumo notevole di disinfettante ossidante (come ipoclorito o biossido di cloro), con conseguente necessità di dosaggio a concentrazioni elevate per il mantenimento del controllo microbiologico. Al contrario, la monoclorammina si mantiene a concentrazioni efficaci anche in queste acque sporche, richiedendo di conseguenza dosaggi inferiori per mantenere il controllo microbiologico e per contrastare il fenomeno di biofouling.
La maggiore stabilità della monoclorammina si traduce infatti anche in una maggiore capacità di penetrazione del biofilm (per un approfondimento, Biofilm): riuscendo a penetrare fino agli strati più profondi grazie alla sua limitata reattività, la monoclorammina assicura un’efficace azione disinfettante non solo nei confronti dei microrganismi presenti liberi nell’acqua, ma anche di quelli annidati in questa particolare struttura difensiva che riveste le superfici a contatto con l’acqua.
Altra conseguenza della maggiore stabilità è la migliore compatibilità con i materiali che compongono reti e sistemi idrici e idraulici. Con il suo potenziale di ossidoriduzione nettamente più basso rispetto a ipoclorito e biossido di cloro, la monoclorammina è compatibile con metalli e plastiche. Al contrario, gli altri disinfettanti a base di cloro possono risultare molto aggressivi nei confronti dei materiali e provocare seri danni in termini di corrosione dei metalli e infragilimento delle plastiche (per un approfondimento, Corrosione).
