Il cromo nelle acque destinate al consumo umano

Come molti altri elementi, anche il cromo si presenta in natura in più forme ioniche: quella bivalente (Cr(II) – ione cromoso), quella trivalente (Cr(III) – ione cromico) e quella esavalente (Cr(VI) – ione cromato). La forma trivalente è la più stabile, e quindi quella più diffusa, ed anche la meno pericolosa, a differenza di quella esavalente che è invece altamente tossica. Nelle acque la forma esavalente costituisce generalmente il 5% rispetto al cromo totale, mentre la forma bivalente non è praticamente diffusa perché, essendo molto reattiva, viene rapidamente ossidata alla più stabile forma trivalente.

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Il cromo nelle acque destinate al consumo umano

La normativa per le acque destinate al consumo umano (D.Lgs 31/2001) non fa distinzioni tra le due forme ioniche (quella trivalente e quella esavalente), fissando la concentrazione massima ammissibile per il cromo totale a 50 microg/L; tuttavia essendo la forma esavalente quella più impattante sulla salute umana (la IARC – International Agency for Research on Cancer – lo classifica come cancerogeno accertato per l’uomo), ne risulta che è nei confronti del Cr(VI) che negli ultimi anni si è posta maggiore attenzione. Il recente Decreto 14 novembre 2016 del Ministero della Salute stabilisce a tal scopo una modifica al D.Lgs 31/2001, stabilendo il limite massimo di 10 microg/L per il Cr(VI), con obbligo di ricerca di questo parametro quando il cromo totale supera il valore di 10 microg/L.  Un aggiornamento normativo importante a tutela della salute pubblica che avrebbe dovuto entrare in vigore già il 15 luglio 2017, tuttavia il Ministero della Salute, con il Decreto 6 luglio 2017, ha posticipato tale data al 31 dicembre 2018.

Il decreto di proroga mette in evidenza la complessità della situazione: da una parte una problematica emergente diffusa su scala nazionale e dall’altra l’impossibilità dei gestori d’acquedotto direttamente interessati a garantire l’erogazione dell’acqua nei parametri di potabilità. Non esiste ancora una mappa nazionale dettagliata della presenza di Cr(VI) sul territorio italiano, ma i dati che stanno emergendo evidenziano criticità diffuse, infatti molti gestori d’acquedotto che forniscono acqua destinata al consumo umano con concentrazioni di cromo totale comprese tra 10 e 50 microg/L, e sino ad oggi risultavano conformi a quanto previsto dalla legge, alla luce dei controlli specifici sul Cr(VI) non lo sono più. Queste realtà rendono necessari interventi aggiuntivi nella filiera dei trattamenti di potabilizzazione al fine di poter erogare acqua potabile secondo quanto previsto dalle ultime disposizioni normative.

Le fonti di assorbimento per il cromo

Le fonti di assorbimento per il cromo sono l’ambiente, gli alimenti e l’acqua.

Nell’ambiente il cromo può diffondersi a seguito di grandi incendi ed eruzioni vulcaniche, oppure per cause antropiche come nei processi industriali che utilizzano questo elemento nei reagenti per analisi, nella preparazione di farmaci, adesivi, inchiostri, vernici, nelle concerie, nell’industria metallurgica delle leghe e nei processi di cromatura metallica. Anche alcuni alimenti contengono il cromo, tra i più significativi le nocciole, il tuorlo dell’uovo, alcune carni, i vegetali e i formaggi. Nelle acque il cromo può avere origine naturale durante l’attraversamento di rocce ofiolitiche, oppure industriale causato dagli scarichi degli stabilimenti che impiegano questo metallo nei processi produttivi.

Nelle acque dell’acquedotto il cromo è generalmente presente con concentrazioni modeste, tali da non rappresentare un problema per la salute umana, tuttavia in alcune regioni le concentrazioni presenti nelle acque sotterranee possono essere considerevoli, tanto da creare problemi per l’utilizzo idropotabile. Se dall’acquedotto l’acqua arriva con i valori di parametro conformi ai limiti previsti dalla legge, la concentrazione di cromo (e più in generale di metalli pesanti) al rubinetto dell’utente può aumentare nel tratto di distribuzione domestico a causa del contatto dell’acqua con la superficie di tubi, rubinetti, valvole e raccordi che generalmente lo contengono.

Molteplici sono i fattori che concorrono nel rilascio di elementi metallici da parte delle condutture, sicuramente il livello qualitativo delle tubazioni e le caratteristiche chimico-fisiche dell’acqua, specialmente il valore del pH che è in grado di influenzare la corrosione. Poi c’è il fattore tempo. Dopo un periodo di ristagno nelle tubature (il tempo di una vacanza ma in certi casi anche di una sola notte) le concentrazioni di metalli pesanti nell’acqua risultano sempre più elevate, anche oltre i limiti di legge. Per questo motivo è sempre consigliato in questi casi fare scorrere un poco l’acqua dal rubinetto prima di utilizzarla.

impianto per la rimozione cromo esavalente nelle acque

Eliminare il cromo dall’acqua

Esistono varie tecniche per l’abbattimento del cromo, differenti a seconda che si consideri l’ambito acquedottistico oppure quello domestico. Su scala industriale uno dei metodi più efficaci, economici e di semplice conduzione per  la rimozione del cromo è la riduzione in  ambiente  acido, dove si  ha  la  formazione dell’idrossido di cromo insolubile, che può essere facilmente rimosso per filtrazione. Trattamenti alternativi, ugualmente efficaci, si ottengono con resine a scambio ionico, in particolare resine anioniche per la riduzione del Cr(VI) e resine cationiche per il Cr(III) e con impianti ad osmosi inversa.

In ambito domestico le tecniche per il trattamento dell’acqua devono essere compatte, di semplice utilizzo e non richiedere l’uso di reagenti. Ottimi risultati si ottengono con dispositivi a membrana per l’osmosi inversa, con i quali si può ridurre il 95% del cromo presente nell’acqua.

Efficaci sono anche le cartucce filtranti che contengono mescole di carbone attivo + KDF (Kinetic Degradation Fluxion), un mezzo filtrante che agisce nella rimozione di metalli pesanti sfruttando reazioni di ossidoriduzione (redox), oppure i filtri contenenti resine cationiche.

Quando presenti in modeste quantità i metalli pesanti non sono percepibili al consumatore attraverso gli organi di senso, in caso di concentrazioni più elevate però l’acqua può assumere un particolare gusto metallico e addirittura apparire leggermente colorata. In questi casi è consigliato verificare la presenza di metalli pesanti nell’acqua attraverso un’analisi specifica, che un qualsiasi laboratorio del settore è in grado di effettuare, e provvedere di conseguenza con l’installazione della tecnologia più appropriata, al punto di ingresso (per l’acqua di tutta la casa) oppure al punto d’uso (per un singolo rubinetto)

Nel settore acquedottistico invece il problema è più complesso, se non altro per i volumi d’acqua da trattare, che richiedono l’intervento di impianti importanti da inserire nella filiera dei trattamenti convenzionali al fine di garantire la potabilità dell’acqua distribuita. Su scala industriale le svariate tecnologie per la rimozione del Cr(VI)  sono state oggetto di numerosi studi da parte del AWWA (American Water Works Association) e del WRF (Water Research Foundation) e i principali trattamenti sono:

  • chimico-fisico, si tratta di uno dei metodi più efficaci, economici e di semplice conduzione. Consiste nel processo di riduzione-coagulazione-filtrazione, realizzabile con il dosaggio di opportuni reagenti (es. solfato ferroso) in grado di trasformare il Cr(VI) in Cr(III) che, essendo insolubile, risulta facilmente eliminabile con un passaggio su filtri a sabbia di granulometria calibrata per massimizzare l’efficienza di rimozione dei solidi sospesi;
  • resine a scambio ionico, in particolare resine anioniche, deboli e forti, altamente selettive per il cromo, utilizzabili nella bonifica delle acque di falda e nelle applicazioni sull’acqua potabile;
  • tecnologie a membrana per l’osmosi inversa, un metodo sicuramente efficace nella rimozione di questo inquinante, che presenta la controindicazione di non essere selettivo pertanto la sua applicazione porta quindi ad una rimozione generalizzata della salinità.

Non esiste pertanto una soluzione migliore in assoluto, l’utilizzo di una tecnologia piuttosto che un’altra dipende dalla realtà specifica, dai volumi in gioco, dalle caratteristiche dell’acqua e dai risultati che si vogliono ottenere; e il calcolo dei costi/benefici va valutato caso per caso.

In questo scenario la presenza di aziende operanti nel settore del trattamento acque, che hanno un background culturale ed esperienziale tale da poter affiancare i gestori di acquedotto nell’implementazione degli impianti di potabilizzazione, è di fondamentale importanza per il raggiungimento del risultato, ossia distribuire acqua potabile secondo i recentissimi aggiornamenti normativi. Culligan Italiana Spa è l’azienda leader del settore ed è tra le prime in Italia ad aver realizzato impianti per la rimozione del Cr(VI) dalle acque destinate al consumo umano.