Impatto dell’industria tessile sull’ambiente
L’industrializzazione è considerata il fattore chiave per lo sviluppo economico dei paesi, ma porta con sé la problematica dello smaltimento improprio dei rifiuti industriali che da anni è alla base dell’inquinamento ambientale e rappresenta una minaccia per la salute pubblica mondiale.
Il tessile è uno dei settori più grande e maggiormente in crescita in tutto il mondo, nonché quello con il più grande impatto sull’ambiente, connesso con il consumo di acqua primaria e produzione di acque reflue (1,2). Ogni giorno, le fabbriche tessili rilasciano milioni di litri di acque reflue non trattate nelle fognature pubbliche che di fatto vengono scaricate nei fiumi o nei mari (3).
L’industria tessile è uno dei più grandi consumatori di acqua ed è classificato come il più inquinante
tra tutti i settori industriali considerando sia il volume che la composizione globale degli effluenti. Le acque effluenti contaminate possono causare danni ambientali, direttamente influenzando l’ecosistema acquatico, così come l’essere umano (4).
Questo tipo di industrie, infatti, impiegano una vasta e diversificata gamma di sostanze chimiche e utilizzano una grande quantità di acqua, circa 95-400 litri per kg di tessuto a seconda del processo in corso e le acque reflue tessili ad oggi sono circa il 22% del volume totale generato da tutti i diversi tipi di industrie (5). Per questo motivo lo smaltimento delle acque reflue è divenuta una delle maggiori preoccupazioni ambientali negli ultimi decenni. (6).
Caratterizzazione degli inquinanti
Le acque reflue da industrie tessili sono caratterizzate da un’alta concentrazione di composti organici e inorganici, di conseguenza la loro composizione risulta molto complessa. Gli effluenti sono caratterizzati da reazione alcaline, significativa salinità, colorazione intensiva e quindi alta tossicità. Contengono: coloranti, metalli pesanti tossici, pentaclorofenolo, agenti candeggianti a base di cloro, agenti alogeni, ammine cancerogene, formaldeide, biocidi, sali, tensioattivi, disinfettanti, solventi, e ammorbidenti (1).
Il processo di colorazione delle fibre rappresenta il passaggio più inquinante, consumando più di 100 L di acqua per chilogrammo di materiale trasformato. L’80% di questo volume viene scartato come acque reflue estremamente colorate, visto lo scarso assorbimento da parte delle fibre tessili. Motivo per il quale i coloranti e i pigmenti artificiali sono resi stabili utilizzando alcuni additivi quali ammoniaca, cloruro, nitrato, fosfato, solfato, e metalli pesanti.
Esistono circa 100.000 coloranti sintetici diversi, con una produzione di oltre 700.000 tonnellate nel mondo, il quale 60% viene impiegato nell’industria tessile.
I vantaggi di utilizzare coloranti sintetici sono l’elevata stabilità alla luce, alla temperatura, all’attacco dei detergenti e di quello microbico e moltissime varietà di colore se poste a confronto con coloranti naturali (7).
Tutti questi vantaggi si trasformano in svantaggi visto che queste stesse caratteristiche fanno sì che essi passino attraverso i sistemi convenzionali di trattamento delle acque reflue e ne escano pressoché invariati.
Infatti, la natura recalcitrante (ossia l’attitudine di un composto a mantenere inalterate nel tempo le sue caratteristiche chimico-fisiche) dei coloranti in acqua non solo blocca il riciclaggio biologico dei nutrienti, ma riduce la vitalità biotica degli ecosistemi acquatici. In pratica, alcuni coloranti e i loro prodotti di degradazione sono stati individuati tra le più grandi fonti inquinanti dei corpi idrici a causa della loro natura cancerogena, allergenica, citotossica e mutagena per quasi tutte le forme di vita, compresi gli esseri umani (5,8).
Inoltre, la loro composizione è strettamente connessa ai profili di produzione, che dipendono dalla domanda del mercato, si pensi che all’interno di una stessa fabbrica ci possono essere grandi differenze, per esempio relative alla stagione e alle tendenze moda come ad esempio nuovi colori (1).
Questo rende complesso l’individuazione delle sostanze all’interno delle acque di scarto e il successivo trattamento delle stesse.
Per analizzare le acque si utilizzano diversi parametri utili per valutare la qualità delle acque, nonché l’efficacia dei trattamenti applicati.
Le acque reflue dal processo di tintura delle fibre tessili hanno caratteristiche comuni come il colore forte, alto pH, elevata domanda chimica di ossigeno (COD) e di domanda biologica di ossigeno (BOD), carbonio organico totale (TOC), solidi sospesi e basso grado di biodegradabilità. Andiamo a vedere cosa sono questi parametri.
La domanda chimica di ossigeno (COD) rappresenta un indicatore dell’inquinamento idrico. Ovvero la quantità in mg di ossigeno necessaria per ossidare chimicamente le sostanze inquinanti (organiche e inorganiche) presenti in un litro di acqua. Il COD è utilizzato come misura degli inquinanti e si applica per analisi delle acque superficiali naturali e di scarico, impianti di trattamento delle acque reflue urbane e industriali, fornendo un’indicazione precisa dell’efficacia del processo di trattamento.
L’efficienza del processo di trattamento è quindi normalmente espressa come rimozione di COD, misurato come percentuale della sostanza organica purificata durante un ciclo di trattamento.
L’analisi del BOD indica invece il contenuto di sostanza organica biodegradabile, presente negli scarichi idrici, espresso in termini di quantità di ossigeno necessario alla degradazione da parte di microrganismi. Il parametro rappresenta un indicatore del potenziale di riduzione dell’ossigeno disciolto nei corpi idrici ricettori degli scarichi con possibili effetti ambientali negativi (9).
Infine, il TOC, carbonio organico totale, è una misura della quantità di carbonio legato in un composto organico ed è spesso utilizzato come indicatore non-specifico della qualità delle acque (10).
Conseguenze sull’ecosistema
I coloranti utilizzati nell’industria tessile sono progettati per resistere alla dissolvenza anche dopo l’esposizione a molte sostanze chimiche, tra cui gli agenti ossidanti, influenzando l’estetica (altamente colorate), la trasparenza dell’acqua e la solubilità dei gas nei corpi idrici.
Ciò può provocare effetti acuti sugli organismi esposti, come ad esempio, colorazione anomala del fitoplancton e riduzione della fotosintesi a causa dei cambiamenti nell’assorbanza della luce. Inoltre, come abbiamo visto, il rilascio di tali coloranti altera anche il pH e aumenta BOD e COD, dando luogo a preoccupazioni sempre maggiori sulla qualità dell’acqua.
La rimozione del colore dalle acque reflue è quindi l’azione più importante da attuare anche rispetto alla rimozione di altre sostanze organiche ma incolori.
Azo e nitro composti derivanti dai coloranti e riversati nei sedimenti dei corpi idrici producono ammine potenzialmente cancerogene, che si diffondono nell’ecosistema e che possono causare disturbi della salute umana come nausea, emorragia, ulcerazione della pelle e delle mucose, così come gravi danni ai reni, al sistema riproduttivo, al fegato, al cervello e al sistema nervoso centrale.
A questo scopo sono stati impiegati diversi metodi fisico-chimici che però sono soggetti ad alcune limitazioni come l’uso eccessivo di prodotti chimici e di energia, costi di funzionamento e smaltimento elevati (es. problemi di disidratazione e smaltimento dei fanghi generati), che di fatto non risolvono il problema dell’inquinamento dei corpi idrici.
Ragion per cui è necessario uno stimolo immediato della ricerca a trattare le acque reflue da tintura tessile in modo efficiente ed economico. Inoltre, è essenziale bonificare i siti contaminati da queste industrie.
L’uso di agenti biologici è l’approccio più auspicabile per la rimozione dei molti inquinanti ambientali, tra cui i coloranti dalle acque reflue. Decolorazione e biodegradazione stanno emergendo come un potenziale strumento per il controllo dell’inquinamento ambientale e sono attualmente ritenuti efficaci e specifici.
A questo proposito la Bioremediation o biorisamento è una branca di studio molto interessante che consta di un insieme di tecniche di controllo dell’inquinamento che utilizza sistemi biologici per catalizzare la biodegradazione o la biotrasformazione di varie sostanze chimiche tossiche in forma non tossica o comunque meno nociva per l’ambiente con minore utilizzo di energia e con l’utilizzo di tecnologie più rispettose dell’ambiente (11).
Bibliografia
1. Paździor K, Wrębiak J, Klepacz-Smółka A, Gmurek M, Bilińska L, Kos L, Sójka-Ledakowicz J, Ledakowicz S. Influence of ozonation and biodegradation on toxicity of industrial textile wastewater. J Environ Manage. 2017 Jun 15;195(Pt 2):166-173. doi: 10.1016/j.jenvman.2016.06.055. Epub 2016 Jul 5. PMID: 27397840.
2. Sarayu K, Sandhya S. Current technologies for biological treatment of textile wastewater–a review. Appl Biochem Biotechnol. 2012 Jun;167(3):645-61. doi: 10.1007/s12010-012-9716-6. Epub 2012 May 15. PMID: 22585363
3. Ceretta MB, Durruty I, Orozco AMF, González JF, Wolski EA. Biodegradation of textile wastewater: enhancement of biodegradability via the addition of co-substrates followed by phytotoxicity analysis of the effluent. Water Sci Technol. 2018 May;2017(2):516-526. doi: 10.2166/wst.2018.179. PMID: 29851404.
4. Hossain K, Quaik S, Ismail N, Rafatullah M, Avasan M, Shaik R. Bioremediation and Detoxification of the Textile Wastewater with Membrane Bioreactor Using the White-rot Fungus and Reuse of Wastewater. Iran J Biotechnol. 2016 Sep;14(3):154-162. doi: 10.15171/ijb.1216. PMID: 28959331; PMCID: PMC5458683.
5. Ali N, Hameed A, Ahmed S. Role of brown-rot fungi in the bioremoval of azo dyes under different conditions. Braz J Microbiol. 2010 Oct;41(4):907-15. doi: 10.1590/S1517-83822010000400009. Epub 2010 Dec 1. PMID: 24031570; PMCID: PMC3769768.
6. Dos Santos RF, Ramlow H, Dolzan N, Machado RAF, de Aguiar CRL, Marangoni C. Influence of different textile fibers on characterization of dyeing wastewater and final effluent. Environ Monit Assess. 2018 Oct 31;190(11):693. doi: 10.1007/s10661-018-7068-6. PMID: 3038241
7. Gül ÜD. A green approach for the treatment of dye and surfactant contaminated industrial wastewater. Braz J Biol. 2020 Sep;80(3):615-620. doi: 10.1590/1519-6984.218064. Epub 2019 Oct 21. PMID: 31644655
8. Chandanshive V, Kadam S, Rane N, Jeon BH, Jadhav J, Govindwar S. In situ textile wastewater treatment in high rate transpiration system furrows planted with aquatic macrophytes and floating phytobeds. Chemosphere. 2020 Aug;252:126513. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126513. Epub 2020 Mar 16. PMID: 32203784.
9. UPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the “Gold Book”). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Online version (2019-) created by S. J. Chalk. ISBN 0-9678550-9-8. https://doi.org/10.1351/goldbook
10. Metodi analitici di riferimento per le acque destinate al consumo umano ai sensi del DL.vo 31/2001. Metodi microbiologici. A cura di Istituto Superiore di Sanità.
11. Dharajiya, Darshan & Shah, Mitali & Bajpai, Bhakti. (2016). Decolorization of Simulated Textile Effluent by Phanerochaete chrysosporium and Aspergillus fumigatus A23. Nature Environment and Pollution Technology. 15. 825-832.
Grazie per aver completato la prima lezione gratuita del corso Sostanze chimiche nel tessile e alternative green
