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Sistemi di trattamento per microinquinanti e prodotti farmaceutici
L'uso globale dei farmaci è cresciuto costantemente negli ultimi decenni e si prevede che la spesa complessiva continuerà a crescere nei prossimi anni. Questo aumento è determinato da una serie di fattori, tra cui la crescente concorrenza a livello mondiale, compensata dalla scadenza dei brevetti e dall'aumento dei farmaci generici, nonché dall'assunzione di nuovi prodotti, per citarne alcuni. Tutto ciò ha portato a concentrazioni crescenti di residui farmaceutici nei nostri flussi di acque reflue. Ciò rappresenta una grande sfida per la gestione delle acque reflue in tutto il mondo per affrontare il potenziale impatto di questi residui farmaceutici sulla qualità dell'acqua potabile, sull'ecosistema e sulla salute degli esseri umani e di altri organismi viventi.
Le attuali tecnologie di trattamento utilizzate negli impianti di depurazione delle acque reflue non sono solitamente adatte a rimuovere gli inquinanti chimici microbici stabili e la valutazione dell'efficienza di rimozione applicata oggi non è completa. I residui farmaceutici e altre sostanze emergenti passano attraverso i moderni impianti di trattamento delle acque reflue e finiscono nelle acque riceventi e nei fanghi.
Sostanze come gli antibiotici (ad esempio Amoxicillina e Ciprofloxacina), i betabloccanti e farmaci come la morfina e la codeina sono difficili e spesso impossibili da trattare negli impianti di trattamento delle acque reflue a causa della loro complessa struttura chimica. Queste sostanze hanno un effetto negativo su pesci, piante e interi ecosistemi e si accumulano nel tempo a causa delle loro caratteristiche non biodegradabili.
Mellifiq vanta oltre 20 anni di esperienza nell'implementazione di soluzioni e tecnologie avanzate di ossidazione nel trattamento delle acque per un'ampia gamma di industrie e organizzazioni municipali e governative. Le nostre soluzioni innovative, che combinano ozono e tecnologie convenzionali, sono ideali per il trattamento dell'acqua e dell'aria nel processo produttivo e per il trattamento delle acque reflue scaricate.
Il nostro obiettivo è offrire una soluzione più efficiente e sostenibile che vi aiuti a migliorare la redditività della vostra attività e la qualità della produzione. Riducendo i costi energetici, ridurrete automaticamente anche l'impatto ambientale del vostro impianto di produzione.
Un rischio per la salute che può essere eliminato
I residui farmaceutici possono essere rimossi in modo efficace e sostenibile?
Diclofenac
Prozac
Naproxen
Ibuprofen
Acetaminophen
Tetracycline
Sì, possono
Farmaci come antibiotici, antidolorifici e antisettici utilizzati per sostenere la salute hanno anche effetti collaterali dannosi per l'ambiente.
Gran parte dei farmaci consumati ha inevitabilmente influenzato il nostro ambiente per un lungo periodo di tempo. Oggi è possibile porre fine all'accumulo di microinquinanti attraverso un'efficace rimozione degli ingredienti farmaceutici attivi (API).
Parallelamente, iniziative pubbliche e private a livello mondiale si stanno muovendo per incoraggiare gli attuali sviluppi nella neutralizzazione delle emissioni di microinquinanti nocivi.
Mellifiq è una società di ingegneria globale, specializzata nell'implementazione dei metodi di trattamento più efficienti per la rimozione degli API per gli impianti di trattamento delle acque reflue municipali e per l'industria farmaceutica.
Presentiamo la nostra tecnologia, l'esperienza ingegneristica e i servizi di consulenza necessari per fornire la soluzione più economica ed efficiente al mondo.
Solo una parte degli ingredienti farmaceutici attivi (API) può essere rimossa con le tecnologie tradizionali, con conseguenti effetti nocivi sulla flora, sulla fauna e, in ultima analisi, sugli esseri umani.
In Svezia, utilizziamo più di 1.000 sostanze attive diverse in circa 7.600 farmaci diversi. A questi si aggiungono circa lo stesso numero di eccipienti e molti tipi di materiali di confezionamento. La maggior parte dei nuovi farmaci approvati per la vendita in Svezia sono nuove versioni di sostanze già note e utilizzate. Tuttavia, ogni anno si contano nuove sostanze.
Residui farmaceutici comunemente riscontrati
Panoramica dei microinquinanti attivi comunemente riscontrati negli effluenti delle acque reflue:
Paracetamolo
Il paracetamolo (N-acetil-4-aminofenolo) è un gruppo di farmaci (ad es. Alvedon) presenti negli analgesici leggeri o negli antinfiammatori non steroidei venduti in grandi quantità. Sono comunemente usati per ridurre i sintomi del dolore e della febbre. La produzione mondiale annua prevista di paracetamolo è di circa 145.000 tonnellate. La molecola del paracetamolo è costituita da un nucleo di anello benzenico, sostituito da un gruppo ossidrile e dall'atomo di azoto di un'acetammide. Maggiori informazioni sulla degradazione del paracetamolo con il trattamento con ozono sono disponibili di seguito.
Codeina
La codeina (3-metilmorfina) è un farmaco narcotico (ad es. Oramorph) utilizzato per il trattamento del dolore moderato e della tosse. È costituita da un anello aromatico e da un atomo di carbonio quaternario legato a un gruppo amminico terziario da altri due atomi di carbonio. Questa caratteristica chimica è nota anche come regola della morfina. La molecola è composta da un totale di cinque anelli, tre dei quali sono sullo stesso piano.
Diclofenac
L'acido diclofenac 2-(2, 6-dicloranillino) fenilacetico è un farmaco antinfiammatorio non steroideo (cioè il Voltaren) facilmente reperibile nelle farmacie e venduto ogni anno in centinaia di tonnellate in tutto il mondo. È costituito da due anelli aromatici adiacenti, di cui uno porta un carbossilato e l'altro, un anello fenilico, si lega perpendicolarmente alla sommità dell'anello aromatico con due gruppi orto-cloro.
Propofol
Il Propofol (2,6-Bis (1-metiletil) fenolo) è una molecola stabile e un agente anestetico per via endovenosa utilizzato per il mantenimento dell'anestesia generale (ad es. Propoven). Il Propofol è costituito da un anello benzenico e da un gruppo isopropilico. Il propofol, come gli altri composti sopra citati, viene efficacemente degradato a livelli inferiori a quelli di rilevamento con il trattamento con ozono. Il propofol, in particolare, ha mostrato una reazione del primo ordine in un tipico effluente di acque reflue dell'industria farmaceutica.
Principali fonti di residui farmaceutici
Ospedali
I prodotti farmaceutici possono essere presenti nelle acque naturali come risultato dello scarico dei prodotti di scarto nelle abitazioni private, ma una fonte importante sono gli ospedali. Pertanto, la tecnologia dell'ozono dovrebbe essere presa in considerazione per migliorare le prestazioni degli impianti di trattamento delle acque reflue ospedaliere o come trattamento terziario negli impianti di trattamento delle acque reflue municipali. È stato rilevato che gli ospedali contribuiscono a circa il 20% del carico farmaceutico nei flussi fognari, come riportato dal progetto PILLS dell'UE.
Industria farmaceutica
Nell'industria farmaceutica si possono adottare misure per eliminare i residui farmaceutici dalle acque reflue del processo di produzione. L'industria è una delle principali fonti di microinquinanti farmaceutici che possono essere identificati negli impianti di trattamento delle acque reflue municipali. È in aumento la richiesta ai produttori di eliminare i residui farmaceutici prima di emettere le acque reflue di processo.
Metodi per il trattamento dei residui farmaceutici
Oggi esistono diverse tecniche che possono fungere da complemento al trattamento biologico secondario presente negli impianti di trattamento delle acque reflue.
Carbone attivo in polvere (PAC)
Il PAC agisce come un efficace filtro per microinquinanti e può essere utilizzato come fase di trattamento terziario nel trattamento delle acque reflue. Può rimuovere fino all'86% dei residui farmaceutici per adsorbimento e garantisce non solo la trasformazione delle sostanze target, ma anche la loro rimozione.
UV
UV is a cost-efficient way of treating clear wastewater, but has limited ability to break down pharmaceutical residues. It has been reported by Kovalova, et al. (2013) that 33% of micropollutants can be removed on average by applying this technology. UV may effectively remove ICM using high dosages, such as Diatrizoate and Iopamidol.
Trattamento con ozono
L'ozono è un potente agente ossidante che rompe efficacemente i legami chimici nelle molecole complesse, il che lo rende un metodo efficace per rimuovere i farmaci nelle acque reflue. L'ozono può essere utilizzato anche nei processi di ossidazione avanzata (AOP) per incrementare la formazione di radicali in aggiunta alla formazione naturale durante le reazioni dell'ozono. È stato dimostrato che l'ozono può rimuovere fino al 100% dei microinquinanti farmaceutici. L'intervallo comunemente applicato è da 0,3 a 1,2 g O3/g DOC (carbonio organico disciolto), secondo Barasel, et al. (2015). Barasel, et al. (2015).
Mellifiq ha oltre 20 anni di esperienza nei processi di ossidazione avanzata e ha condotto un gran numero di progetti con rimozione del 100% dei residui farmaceutici nell'acqua di processo. La figura seguente mostra l'effettiva scomposizione di un comune residuo farmaceutico attraverso i processi di ozono e ozono-AOP.
Distruzione dei farmaci con l'ozono
L'ozono è altamente efficace contro la maggior parte dei farmaci presenti nelle acque reflue dei processi produttivi e negli impianti di trattamento delle acque reflue.
Trattamento dei residui farmaceutici con ozono.
Nell'Unione Europea (UE) sono registrate circa 100.000 sostanze chimiche diverse. Di queste 100.000, circa 30.000 sono distribuite in grandi quantità, dove ognuna è distribuita in quantità di circa una tonnellata all'anno o più per il consumo umano. Durante la produzione, lo smaltimento e dopo l'uso regolare, una parte sostanziale di queste sostanze attive (microinquinanti) entra inevitabilmente nell'ambiente acquatico.
I farmaci sono una delle più importanti classi di contaminanti emergenti nei processi di trattamento delle acque e hanno un impatto diretto sulla salute umana e sull'ecosistema. Le fonti di farmaci includono residui di bestiame, scarichi ospedalieri, acquacoltura e rilascio dagli effluenti di acque reflue domestiche e industriali. Tra questi, il trattamento delle acque reflue è diventato sempre più difficile a causa di diverse ragioni, tra cui:
- Le acque reflue scaricate contengono gruppi di microinquinanti (ad esempio, sostanze attive farmaceutiche) che sono resistenti ai processi di trattamento biologico delle acque reflue. Ciò è dovuto alle complesse strutture molecolari di questi composti.
- Regolamenti severi sui limiti di scarico degli effluenti
I residui farmaceutici non trattati favoriscono l'emergere di ceppi batterici resistenti agli antibiotici.
Trattamento dei microinquinanti nel comune di Kungsbacka
Metodi di trattamento dei residui farmaceutici presso il produttore: vantaggi e sfide.
La tecnologia dell'ozono offre un'alternativa economicamente vantaggiosa alla distruzione tradizionale tramite incenerimento. Mellifiq impiega i sistemi ingegnerizzati RENA CIP o RENA AOP di Ozonetech per abbattere questi microinquinanti, risparmiando così gran parte dei costi operativi associati alla distruzione. La figura seguente mostra le stime dei costi operativi, confrontando il riscaldamento e l'evaporazione dell'acqua di processo e il trattamento con ozono per i microinquinanti. Si noti che i costi di movimentazione per la distruzione tramite incenerimento fuori sito non sono inclusi nel confronto.
Costo annuale di distruzione dei residui farmaceutici
Il grafico illustra i costi operativi per l'eliminazione dei microinquinanti farmaceutici mediante trattamento con ozono o incenerimento. Anche se il flusso di acque reflue di processo varia tipicamente tra 0,5-2 m3/giorno in un impianto farmaceutico, i costi associati sono potenzialmente elevati. Questo può essere evitato con il trattamento con ozono.
Trattamento alla fonte
Grandi quantità di microinquinanti vengono rilasciate direttamente dagli ospedali e dagli impianti di produzione farmaceutica in concentrazioni elevate. Tuttavia, la maggior parte di tutti i residui di API può essere ricondotta agli impianti di trattamento delle acque reflue comunali.
Sistema di rimozione dei residui farmaceutici
Il trattamento in loco dei residui farmaceutici (turchese) elimina la necessità di un trasporto ad alto costo e della distruzione fuori sede (blu).
Presso gli impianti di produzione farmaceutica
Presso ospedali e strutture sanitarie
Il trattamento dei microinquinanti alla fonte allevia il carico di API nell'impianto di trattamento delle acque reflue urbane.
Presso gli impianti di trattamento delle acque reflue comunali
Un quarto stadio di trattamento per la rimozione dei residui farmaceutici può essere facilmente installato in un impianto di trattamento delle acque reflue esistente.
Scegliere il servizio, l'ambito e la capacità adeguati.
Il successo di un sistema di trattamento avanzato su scala reale implica analisi, tecnologie e servizi adeguati dall'inizio alla fine. Mellifiq è un fornitore di soluzioni, che fornisce tecnologie di ossidazione e sistemi di separazione, ed è fortemente impegnato a trovare la combinazione di tecnologie adatta a ciascun impianto.
Servizi di ingegneria interni
Ogni sistema che esce dal nostro stabilimento di produzione è stato sottoposto alle stesse fasi di progettazione. Tutte le fasi sono eseguite dai nostri esperti interni.
Progetti pilota
Questo servizio unico consente una completa personalizzazione in base alla qualità specifica dell'acqua.
Installazione
Offriamo servizi di installazione completi quando necessario e un'assistenza completa durante tutto il processo.
Messa in servizio
Una volta installato il sistema, ottimizziamo il funzionamento in base alle condizioni locali del sito per un'esperienza operativa senza problemi, al fine di raggiungere la massima efficienza e i minori costi operativi possibili.
Produzione e controllo qualità
Il sistema progettato è costruito e assemblato da Mellifiq. In qualità di produttore di apparecchiature originali, convalidiamo le prestazioni e il funzionamento prima della spedizione.
CFD
Utilizziamo la fluidodinamica computazionale per garantire la massima capacità di trattamento della tecnologia di ossidazione.
Progettazione del sistema
Personalizziamo la soluzione completa utilizzando una serie di tecnologie come l'ozono, la filtrazione a carbone e i processi di ossidazione avanzata (AOP), messi a punto con il CAD.
Esempio di fluidodinamica computazionale (CFD) per garantire la massima velocità di reazione. I nostri servizi CFD sono uno dei tanti aspetti chiave per progettare in modo efficiente un sistema di rimozione di API.
Insidie. Fate attenzione ai difetti di progettazione. Ecco una guida rapida su come evitarli..
- Eseguire una corretta analisi delle concentrazioni di API e della qualità dell'acqua per determinare la concentrazione di ozono disciolto e il tipo di sistema.
- Scegliere accuratamente i metodi di pretrattamento e di trattamento post-ossidazione per evitare risultati inadeguati o una manutenzione eccessiva.
- Scegliete la tecnologia di combinazione adeguata per evitare elevati costi di investimento e di esercizio.
- Scegliete una soluzione chiavi in mano da un fornitore con una vasta esperienza di progettazione e fornitura.
Sistema di espansione containerizzato per il trattamento in loco dei microinquinanti.
Sistemi di ozono a scarica corona di qualità superiore..
Basiamo ogni soluzione di rimozione dei microinquinanti su un design e una progettazione su misura, combinando l'ozono con adeguate fasi di pretrattamento e lucidatura. A seconda dei requisiti, progettiamo i nostri sistemi con una rimozione dei residui farmaceutici fino al 100%.
Tutti i sistemi RENA di Ozonetech sono progettati con la massima attenzione ai dettagli e alle prestazioni, in particolare al basso consumo energetico e alla necessità di manutenzione. I residui farmaceutici sono tipicamente presenti a livelli di nanogrammi e microgrammi, a seconda della fonte. I nostri progetti più comuni prevedono il trattamento con ozono, che degrada i microinquinanti a una velocità molto elevata, seguito da una lucidatura con filtri a carbone o da un'ozonizzazione prolungata. I nostri progetti consentono di ottenere costi di trattamento inferiori a 0,0065 euro/m3.
Gli API possono essere neutralizzati a ritmi rapidi, il che consente di ridurre l'ingombro complessivo del sistema.
Un sistema di ozono RENA chiavi in mano può trattare oltre 1.000 m3/h di acqua con un ingombro inferiore a 7 m2 , adatto alla progettazione in container a seconda delle condizioni locali.
Lucidatura finale progettata internamente.
Tutte le soluzioni di trattamento dell'acqua che combinano un sistema RENA e una fase di lucidatura finale sono dimensionate e configurate per ogni cliente e compito specifico. Con l'introduzione di Water Maid, un marchio di Mellifiq, O-GAC™, i tempi e i costi di sostituzione del carbone attivo sono fortemente ridotti.
La capacità di trattamento di un sistema di ozono è costante nel tempo. L'aggiunta di carbone attivo come fase di lucidatura massimizza la quantità di microinquinanti rimossi, fino al 99%.
Esempio di degradazione del paracetamolo
Test su scala pilota progettati in casa hanno dimostrato una rimozione del 99% del paracetamolo direttamente dall'effluente di un impianto di produzione farmaceutica con una concentrazione ottimale della dose di ozono. Una via di degradazione del paracetamolo durante il processo di trattamento con ozono è l'attacco del radicale idrossile sull'anello aromatico con successiva idrossilazione. I composti farmaceutici hanno una velocità di reazione che dipende direttamente dalla concentrazione di sostanza attiva presente nella miscela. Di seguito viene presentata una figura schematica in cui viene mostrato il percorso di ossidazione e una rappresentazione dell'ordine di reazione.
Trattamento con ozono del paracetamolo
Panoramica dell'ordine di reazione
Esistono diversi tipi di reazioni chimiche. L'ordine di una reazione chimica è definito come la dipendenza della velocità di reazione dalla concentrazione dei reagenti. Di seguito sono riportati i grafici rappresentativi del 1°, 2° e 3° ordine di reazione:
È importante determinare la cinetica di reazione poter scalare un sistema di trattamento dell'ozono su scala reale. Mellifiq offre servizi di progetti pilota per determinare i requisiti specifici di trattamento per determinati flussi di acque reflue, compresi gli impianti farmaceutici e le acque reflue ospedaliere. Contattateci per maggiori informazioni.
Prodotti consigliati
Water Maid
- Sistemi multimediali e di adsorbimento pressurizzati
- Controlavaggio automatico
- Ampia capacità di portata
- Lucidatura altamente efficiente per una rimozione completa
