Ozonul, folosit ca depoluant al apelor pentru irigații

• Prof. ing. Drăgănescu Constantin Nicolae, Universitatea din Craiova; prof. Urea Ion Universitatea „Spiru Haret” Râmnicu Vâlcea, ing. Prunoiu Diana, prof. Popescu Luciu, Grup Școlar ICM nr. 2 Craiova

Ozonul ca depoluant

Ozonul (O3) este forma alotropică de existenţă a oxigenului în natură. Se cunosc aproximativ 12 reacţii chimice în urma cărora rezultă ozon, pe bază de aport energetic electrochimic, ter­mic, fotonic sau de câmp electric. Este un element chimic foarte instabil, descompunându-se rapid în atomi de oxigen foarte activi; pe scara puterii de oxidare, ozonul ocupă locul 3 după halogeni şi apa oxigenată. Stratul de ozon din jurul planetei Pământ este mereu subțiat de către activităţile industriale, prin marile cantităţi de clorofluorcarboni (folosiţi ca solvenţi în industria de componente electronice sau ca agenţi de refrigerare în indus­tria producătoare de echipamente de răcire industriale şi casnice) descărcaţi în mediul înconjurător. Aceştia ajung la extremitatea atmosferei terestre şi acolo reacţionează ci atomii de oxigen ai ozonului, formând combinaţii chi­mice care se distrug în aprox. 100 de ani. Reacţia generală care descrie obţinerea ozonului direct din oxigen, este 3O22O3, iar reversibilitatea reac­ţiei arată proprietatea caracteristică a acestuia, de a fi foarte instabil, ceea ce impune să fie folosit chiar la locul producerii lui, neputând fi stocat decât la temperaturi foarte joase (-111,5oC). Folosirea ozonului ca depoluant se datorează capacităţii de puternic oxidant, fiind folosit nu numai pentru depoluarea apelor industriale uzate (din industriile chimice şi petroliere), a apelor uzate rezultate la fermele de creştere a animalelor, a apelor mena­jere, dar şi pentru potabilizarea apelor consumate de marile aglomerări urbane. Deoarece distruge nu numai vectorii poluanţi chimici anorganici, ci şi pe cei organici (reziduuri petroliere, compuşi organo-cloruraţi, fenoli, detergenţi, pesticide, etc.), precum şi vectorii poluanţi biologici şi microbio­lo­gici (coliformi, streptococi, stafilococi, candida, fungi, ciuperci etc.).

Pentru medicina umană, ozonul este tot mai folosit în proceduri de sterilizare (apă, aer, instrumentar me­di­cal), la tratarea unor răni la diabetici, la tratarea unor afecţiuni reumatis­ma­le, la cauterizări (dermatologice, gine­co­logice etc.). Cercetări recente au stabilit o înviorare a activităţii în celula vegetală ca urmare a folosirii ozonului în apele pentru irigaţii, deoarece ozonul îmbogăţeşte apa cu oxigen.

Alte avantaje ale folosirii ozonului: este un agent oxidant ecologic, deoa­rece nu produce compuşi secundari po­luanţi; nu necesită instalaţii de depozitare, pentru că trebuie să fie produs la locul utilizării; apa potabilă depoluată cu ozon nu are gust şi miros specific; fiind un oxidant foarte puter­nic, are timp de reacţie foarte scurt.

Etapele calculului cantităţii totale de ozon necesară depoluării unei cantităţi de apă pentru irigaţii şi a costului acestei cantităţi de ozon

Observații: toate apele folosite la irigaţii trebuie să fie strict monitorizate din punct de vedere calitativ şi canti­tativ al poluanţilor; la calculul cantită­ţilor de ozon necesare depoluării se foloseşte un buletin de analiză al apei.

Mai jos se formulează următoarele etape de calcul:

• pe o fişă de calcul se notează poluanţii şi la fiecare poluant se notea­ză depăşirea cantitativă, în comparaţie cu normele admise legal, pentru apa potabilă, folosind Legea 311/2004;

• pe baza reacţiei chimice de oxi­dare, se calculează cantitatea de ozon, în moli, necesară depoluării fie­cărui mol de poluant, stabilit la etapa de mai sus, ca depăşire a cantităţii le­gale admise;

• se înmulţeşte cantitatea de ozon calculată pentru fiecare mol de polu­ant, cu numărul de grame de poluant, şi pentru fiecare poluant. Se însu­mea­ză aceste cantităţi şi se obţine canti­ta­tea totală de ozon necesară depoluării tuturor depăşirilor, din apa analizată;

• se calculează cantitatea de apă în care se solubilizează toată canti­tatea de ozon rezultată la etapa pre­cedentă, ştiind că 45 volume de O3 se solubilizează în 100 volume H2O;

• cunoscând debitul de apă pentru care a fost construit canalul de irigaţii, se calculează cantitatea de ozon ne­cesară depoluării debitului respectiv;

• cunoscând norma de udare specifică culturii irigate, se calculează cantitatea totală de ozon necesară depoluării cantităţii de apă a normei de udare respective;

• rezultatul obţinut la rubrica de mai sus se înmulţeşte cu 0,47 RON/Kwh (preţul mediu aproximativ ac­tual al energiei electrice) şi cu 20 wh (cantitatea de energie electrică consu­mată la producerea unui mol de ozon) şi se obţine costul mediu aproximativ al cantităţii de ozon, ce trebuie folosit pentru toată norma de udare a culturii agricole respective (formularea „costul mediu aproximativ” ţine seama că fie­care producător de energie electrică îşi stabileşte un anume preţ de vânzare a energiei electrice).

Concluzii

Depoluarea de nitriţi, existenţi în apele folosite pentru irigaţii, cu ajutorul ozonului, este benefică pentru sănăta­tea populaţiei. Deoarece ozonul nu acţionează selectiv, concomitent se distrug şi alţi poluanţi fizico-chimici şi biologici, realizându-se o depoluare totală, folosind un singur depoluant;

Deoarece s-au construit instalaţii tehnologice eficiente de produs ozon, acesta este folosit cu totală siguranţă sanitară (este un agent depoluant eco­logic), atât la depoluarea apelor uzate cât şi pentru potabilizarea apelor (ce alimentează marile aglomerări urbane);

• calculele cantităţilor necesare de ozon, pentru depoluare sunt simple şi sigure;

• calitatea apelor în România este strict monitorizată, conform normelor legale naționale şi ale U.E..

Bibliografie

I. Pleşa şi colectiv, „Exploatarea sistemelor de irigaţii”, Ed. Ceres, Bucureşti, 1989

D. Robescu şi colectiv, „Controlul automat al proceselor de epurare a apelor uzate”, Ed. Tehnică, Bucureşti, 2008

D. Negoiu, „Tratat de Chimie Anorganică” (vol. I şi II), Ed. Tehnică Bucureşti, 1972