Ozono in Acquacultura

L’ozono è un potente agente ossidante che ha visto un ampio uso nelle applicazioni dell’acquacoltura per ottenere miglioramenti sia nella disinfezione che nella qualità dell’acqua (Rosenthal, 1981, Owsley, 1991, Cryer, 1992, Wedemeyer, 1996, Summerfelt e Hochheimer, 1997).

L’ozono viene aggiunto alle acque del sistema di acquacoltura per agenti patogeni inattivi dei pesci, ossidare i rifiuti organici (incluso il colore) e i nitriti o integrare l’efficacia di altre unità di trattamento delle acque.

Perché l’ozono presenta alcuni vantaggi?

Perché ha una velocità di reazione rapida, produce pochi sottoprodotti di reazione dannosi in acqua dolce e l’ossigeno viene prodotto come prodotto finale di reazione.

Anche l’irradiazione ultravioletta (UV) viene ampiamente applicata nei sistemi di acquacoltura. Tuttavia, l’obiettivo principale dell’irradiazione UV è la disinfezione. Contrariamente all’ozonizzazione, l’irradiazione UV non è generalmente considerato un processo che viene applicato per integrare l’efficacia di altre unità di trattamento delle acque.

Ozonizzazione

L’applicazione dell’ozono in acquacoltura richiede la generazione di ozono, il trasferimento dell’ozono in soluzione, il tempo di contatto per l’ozono per reagire e possibilmente la distruzione dell’ozono per garantire che nessun residuo di ozono arrivi nei serbatoi di coltura (Summerfelt e Hochheimer, 1997). Questi requisiti vengono discussi, insieme ad alcune questioni chiave relative all’applicazione dell’ozono all’interno dei sistemi di acquacoltura a ricircolo.

Generazione di ozono

L’ozono viene in genere generato all’interno di un gas di alimentazione dell’ossigeno arricchito usando una scarica elettrica a corona. I gas di alimentazione dell’ossigeno arricchito sono spesso usati perché la produzione di ozono è 2-3 volte più efficiente dal punto di vista energetico quando viene utilizzato un gas di alimentazione dell’ossigeno al posto dell’aria (Masschelein, 1998) e perché le forniture di gas di alimentazione dell’ossigeno purificato sono già utilizzate per massimizzare la capacità di trasporto in molti sistemi di acquacoltura intensiva. La generazione di scariche di corona con gas di alimentazione di ossigeno purificato richiede circa 10 kW h di elettricità per produrre 1,0 kg di ozono (Masschelein, 1998). Inoltre, la generazione di ozono nel gas di alimentazione dell’ossigeno può produrre una concentrazione di ozono del 10-15% (in peso), che quasi raddoppia la concentrazione di ozono che può essere generata usando l’aria come gas di alimentazione. Le concentrazioni relativamente elevate di ozono possono essere generate per ridurre la massa complessiva di ossigeno richiesta per fornire ozono. Tuttavia, è meno efficiente dal punto di vista energetico produrre concentrazioni di ozono del 10-15% (in peso) che produrre concentrazioni di ozono del 4–6%. Tenendo conto di tutto ciò, la produzione di ozono può essere ottimizzata in base alle esigenze del sistema di acquacoltura e alle considerazioni economiche relative al costo del gas di alimentazione e al consumo di energia.

Trasferimento di ozono

L’ozono generato all’interno di un gas di alimentazione dell’aria o dell’ossigeno deve essere trasferito in acqua per inattivazione microbiologica o altri scopi ossidativi. Il gas ozono può essere trasferito nell’acqua utilizzando uno dei tipici dispositivi di trasferimento dell’ossigeno (Summerfelt e Hochheimer, 1997). Il trasferimento efficace dell’ozono nell’acqua è importante perché il costo di produzione dell’ozono non è insignificante, specialmente se l’ozono viene trasportato all’interno di un gas di alimentazione dell’ossigeno purificato che viene acquistato o prodotto in loco.

La velocità di trasferimento dell’ozono e la successiva velocità di decomposizione dell’ozono dipendono dall’efficienza del sistema di contatto e dalle velocità di reazione dell’ozono con i componenti nell’acqua. La velocità di reazione dell’ozono dipende dalla temperatura dell’acqua e dalla concentrazione e dal tipo di componenti contenuti nell’acqua. La rapida reazione con materiale inorganico e organico ossidabile manterrà una concentrazione di equilibrio apparente bassa dell’ozono all’interno del film liquido e aumenterà la velocità di trasferimento dell’ozono rispetto all’acqua senza materiale inorganico e organico ossidabile. La forza motrice per il trasferimento dell’ozono viene massimizzata quando l’ozono assorbito viene rapidamente consumato dalla reazione con i componenti nell’acqua. Infatti, quando l’ozono reagisce molto rapidamente, l’ozono si decompone sulla superficie del gas e non viene trasferito ozono molecolare nell’acqua (Bablon et al., 1991).

Unità di trasferimento dell’ozono che hanno una fase liquida continua ,cioè unità che disperdono bolle di gas all’interno di un liquido, come coni di Speece  , aspiratori, diffusori di bolle e meccanica chiusa miscelatori di superficie o sottosuolo: forniscono sia il trasferimento dell’ozono che un po ‘di tempo di reazione. Le unità di trasferimento dell’ozono che hanno una fase gassosa continua (cioè unità che disperdono gocce di liquido e pellicole all’interno di un gas), come colonne spray, colonne impaccate e ossigenatori a bassa prevalenza a più stadi , forniscono un trasferimento efficiente ma pochissimo tempo di reazione (Summerfelt e Hochheimer, 1997). Le unità di trasferimento continuo di fase gassosa sono più adatte per l’uso in situazioni in cui la massima quantità di ozono deve essere trasferita nel minor tempo possibile. Le unità di trasferimento continuo di fase liquida sono di solito selezionate per situazioni in cui la reazione limita la velocità e un residuo di ozono deve essere mantenuto per un determinato periodo di tempo