I parametri presi in considerazione per monitorare la tossicità sono il TOC, la domanda chimica di ossigeno (COD) e quella biochimica di ossigeno (BOD5 ).
Come già osservato in altri studi\cite{Zhang_2008}, poiché questi prodotti farmaceutici sono solubili in acqua e non volatili, la degradazione all’interno della bolla di cavitazione dovrebbe essere insignificante e, quindi, l’unico meccanismo di degradazione efficace sui prodotti farmaceutici sono le reazioni indotte dai radicali idrossilici.\cite{Hartmann_2008}
Tuttavia, gli stessi radicali idrossilici, formatisi attraverso la sonolisi, potrebbero ricombinarsi e generare perossidi di idrogeno che a sua volta reagisce con l’idrogeno e forma i radicali idrossilici.
Per confermare l’esito dell’esperimento si è condotto un ulteriore esperimento con l’aggiunta graduale di H2O2 che non ha contribuito alla conversione farmaceutica.
Sapendo che i prodotti farmaceutici esistono a pH maggiori di 7 in forma ionica, mentre in forma molecolare hanno valori di pH inferiori\cite{stella1986}, si è studiata la conversione dei prodotti farmaceutici nelle tre condizioni di pH (acido, neutro e alcalino).
Si è dimostrato che:
- La decomposizione aumenta a pH acido, per il fatto che lo stato molecolare dei farmaci è più idrofobo di quello ionico e ciò comporta che il soluto si concentra in prossimità delle bolle di cavitazione;
- Gli stati ionici prevalgono a valori di pH superiore a 7
- Allo stato alcalino estremo (pH=11) il tasso di produzione di H2O2 diventa tre volte più veloce rispetto al ph acido.
Mediante la rimozione di TOC nei primi 15 minuti di sonicazione è stato valutato l’effetto delle concentrazioni iniziali (individualmente e in miscela).
Si è compreso che per i singoli prodotti il tasso di degradazione aumenta linearmente con le concentrazioni iniziali di TOC, invece, per le miscele il tasso risulta indipendente dalla concentrazione iniziale di TOC.
Questo è dovuto alla competitività che si innesca tra le cinetiche di ordine 0 dei farmaci studiati.
Si è visto poi che l’aumento della densità di potenza applicata ha incrementato l’attività cavitazionale, migliorando la conversione della miscela.
Di notevole interesse è il fatto che il tasso di degrado iniziale e il tasso di produzione di H2O2 aumentano linearmente all’aumentare della potenza.
Essendo noti i benefici che derivano dal gorgoglio di gas nel potenziamento della sonicazione \cite{Mason_2003,M_ndez_Arriaga_2008,Naddeo_2009}, (poiché i gas diventano siti di nucleazione durante la cavitazione) si è pensato di migliorare la conversione tramite uno spruzzo d’aria pura, scelta che si è rivelata vincente.
Grazie allo sparging aero nelle miscele si è compensato il rallentamento nella rimozione di TOC dovuto all’effetto antagonistico tra i farmaci che è diventato quasi uguale alla somma delle singole rimozioni di ciascun farmaco presente nella miscela.
Presi singolarmente né AMX né CBZ si sono rivelati tossici per P. subcapitata quanto la miscela M1 addizionata prima della sonicazione a dimostrazione del fatto che la tossicità è sinergica in caso di miscele.
Non si sono osservati effetti additivi lineari.
Sebbene la sonicazione abbia ridotto la tossicità del campione contaminato sulla p. subcapitata non si sono notati effetti significativi derivati dal tempo di sonicazione e dalla densità di potenza applicata.
Per la miscela M1 sebbene si sia verificato uno spostamento della biodegradabilità da 30 a 60 minuti, ciò non era sufficiente per rimuovere la tossicità dei sottoprodotti recalcitranti ed è stata ottenuta una superiore tossicità rispetto a quella del campione WW non trattato.
Per la miscela M2 non si sono verificati né un aumento né una diminuzione di tossicità.
Per la miscela M3 la tossicità è stata efficacemente rimossa tramite la sonicazione.
Per quanto riguarda la D. Magna solo la miscela M3 ha mostrato una lieve tossicità (immobilizzazione del 20%) prima e dopo sonificazione .
La tossicità dei campioni per L. sativum (mediante indice di germinazione, indice GL,%), valutata per la prima volta in questo studio, è diminuita dopo aver aggiunto il campione con le miscele dei farmaci\cite{Naddeo_2009a}.
Lo studio ha dimostrato come i prodotti farmaceutici in miscela agiscano sinergicamente nell'aumentare la tossicità delle acque reflue.
L'utilizzo della sonicazione a bassa frequenza si è rivelato efficace sia sulle miscele che sui singoli farmaci, soprattutto con la maggiore densità di potenza applicata, in condizioni acide e in presenza di aria disciolta.
Possibili sviluppi futuri
L'obiettivo principale del lavoro è stato cercare le migliori condizioni per effettuare una depurazione efficace delle acque reflue al fine di consentire il riutilizzo delle stesse in totale sicurezza.
L'utilizzo della sonicazione a bassa frequenza, tuttavia, si è rivelata efficace solo per miscele a media e bassa tossicità, rivelandosi inutile, se non addirittura dannosa, per le miscele ad elevata tossicità.
Quindi, a mio parere, il trattamento ultrasonico è da utilizzare "con le pinze" e non può considerarsi una soluzione definitiva al problema dell'inquinamento delle acque a causa di prodotti farmaceutici.
Un ulteriore approfondimento andrebbe effettuato sui rischi, che i residui di questi cocktail farmaceutici presenti nelle acque reflue, costituiscono per la salute umana e quelli legati all'aumento della resistenza dei batteri agli antibiotici.
Inoltre, la recente epidemia di coronavirus evidenzia
l'importanza della disinfezione per proteggere la
salute pubblica.
Nella ricerca e nell'innovazione andrebbe studiato cos'accade quando si verifica la compresenza di prodotti farmaceutici con il corona virus nelle acque e quali rischi ci siano per la salute.
Infatti sebbene l'amministrazione statunitense per la sicurezza e la salute sul lavoro (OSHA) affermi che le attuali condizioni di disinfezione nei depuratori, come l'ossidazione con ipoclorito o acido peracetico e l'inattivazione mediante irradiazione ultravioletta (UV), dovrebbero essere sufficienti per proteggere i lavoratori delle acque reflue e la salute pubblica non ci sono ancora studi e conferme a riguardo.
L'obiettivo è garantire la sicurezza degli ambienti acquatici tramite la collaborazione di più esperti provenienti da più settori per evitare danni alla salute pubblica.