Monoclorammine nell’acqua potabile: vantaggi, limiti e prospettive di un disinfettante sempre più diffuso

Negli ultimi anni le monoclorammine sono diventate oggetto di studi, sperimentazioni e applicazioni sempre più estese nel settore della disinfezione dell’acqua potabile. L’interesse iniziale è nato soprattutto nei piccoli e medi acquedotti, con l’obiettivo di valutarne l’efficacia nelle reti di distribuzione caratterizzate da lunghi tempi di permanenza dell’acqua.

Spesso vengono presentate come un’alternativa al cloro tradizionale, ma la realtà è più complessa: non esiste un disinfettante ideale per tutte le acque.

Negli Stati Uniti oltre il 20% della popolazione riceve acqua trattata con monoclorammine, mentre in Europa questa tecnologia rimane ancora relativamente poco diffusa. Le utilities europee, e in particolare quelle italiane, tendono infatti a privilegiare strategie basate su cloro libero, biossido di cloro, ozono e altri processi di disinfezione. [epa.gov],

La scelta tra cloro e monoclorammina dipende infatti dalla qualità dell’acqua grezza, dalla presenza di sostanza organica, dalla lunghezza della rete acquedottistica e dagli obiettivi che il gestore vuole raggiungere. Ogni tecnologia presenta vantaggi e criticità che devono essere valutati caso per caso.

Cosa sono le monoclorammine?

Le monoclorammine si formano dalla reazione controllata tra cloro e ammoniaca:

NH₃ + HOCl → NH₂Cl + H₂O

La monoclorammina (NH₂Cl) è la forma più utilizzata negli acquedotti perché garantisce una buona efficacia disinfettante e soprattutto una maggiore stabilità rispetto al cloro libero.

A differenza del cloro, che tende a consumarsi rapidamente, la monoclorammina può rimanere attiva per periodi molto più lunghi, mantenendo una protezione microbiologica fino ai punti più lontani della rete di distribuzione. [epa.gov]

Perché molti acquedotti la utilizzano?

Le monoclorammine offrono alcuni vantaggi significativi:

• maggiore persistenza nella rete;
• riduzione dell’odore e del sapore tipici del cloro;
• minore formazione di trialometani (THM);
• minore formazione di acidi aloacetici (HAA);
• migliore mantenimento della qualità microbiologica nelle reti estese. [epa.gov]

Per questi motivi vengono sempre più utilizzate come disinfettante secondario, soprattutto nei sistemi di distribuzione molto estesi dove il mantenimento del residuo disinfettante rappresenta una sfida tecnica importante.

Le monoclorammine sono regolamentate?

Un aspetto poco conosciuto riguarda la normativa.

Attualmente il D.Lgs. 18/2023, che recepisce la Direttiva Europea 2020/2184 sulla qualità delle acque destinate al consumo umano, non prevede un limite specifico per la monoclorammina nell’acqua potabile.

La normativa si concentra principalmente sulla sicurezza microbiologica dell’acqua e sul controllo dei sottoprodotti della disinfezione.

A livello internazionale:

• l’OMS indica per la monoclorammina un valore guida di 3 mg/L;
• l’EPA statunitense prevede un limite di 4 mg/L espressi come cloro equivalente. [cdc.gov]

Le monoclorammine producono sottoprodotti?

Sì, ma generalmente differenti rispetto a quelli prodotti dal cloro libero.

Con la clorazione tradizionale, soprattutto in presenza di sostanza organica naturale, si possono formare:

• trialometani (THM);
• acidi aloacetici (HAA).

Le monoclorammine riducono significativamente questi composti.

Tuttavia possono favorire la formazione di altri sottoprodotti contenenti azoto, tra cui:

• nitrosammine (come la NDMA);
• haloacetonitrili;
• haloacetamidi;
• cianogeno cloruro.

Questo significa che il problema non scompare: cambia semplicemente la tipologia dei sottoprodotti che devono essere monitorati.

Il ruolo del TOC: perché è un parametro fondamentale

Quando si parla di disinfezione dell’acqua, uno dei parametri più importanti è il TOC (Total Organic Carbon), cioè il carbonio organico totale.

Più elevato è il TOC, maggiore è la probabilità che il disinfettante reagisca con la materia organica formando sottoprodotti indesiderati.

In particolare:

• con TOC elevato e cloro libero aumentano THM e HAA;
• con TOC elevato e presenza di azoto organico aumentano i sottoprodotti azotati associati alle monoclorammine.

La migliore strategia non consiste semplicemente nel cambiare disinfettante, ma nel ridurre a monte i precursori dei sottoprodotti attraverso processi di trattamento adeguati.

Non esiste un disinfettante perfetto per tutte le acque

Quando si parla di disinfezione dell’acqua potabile è facile pensare che esista un prodotto migliore degli altri. In realtà non è così.

Nel caso delle acque di falda profonde, generalmente caratterizzate da bassi livelli di TOC, scarsa torbidità e qualità relativamente stabile, il cloro libero continua a rappresentare una soluzione efficace, semplice da gestire ed economicamente vantaggiosa.

Lo scenario cambia quando l’acqua proviene da laghi, invasi o corsi d’acqua superficiali. In questi casi il contenuto di sostanza organica è spesso più elevato e soggetto a variazioni stagionali. Utilizzare esclusivamente il cloro può favorire la formazione di trialometani e altri sottoprodotti indesiderati. È proprio in queste situazioni che le monoclorammine trovano una delle loro applicazioni più interessanti, grazie alla capacità di mantenere una protezione microbiologica stabile riducendo la formazione dei tradizionali sottoprodotti della clorazione.

Quando invece il TOC raggiunge valori elevati, il confronto tra cloro e monoclorammina passa in secondo piano. La vera priorità diventa la rimozione della sostanza organica prima della fase di disinfezione. Se nell’acqua sono presenti elevate quantità di composti organici e azotati, sia il cloro sia le monoclorammine possono generare sottoprodotti indesiderati, seppur di natura diversa.

Anche la lunghezza della rete di distribuzione rappresenta un fattore decisivo. In una rete urbana estesa o in grandi acquedotti territoriali, il cloro libero tende a consumarsi progressivamente. Le monoclorammine, grazie alla loro maggiore stabilità, consentono di mantenere una protezione microbiologica uniforme anche nei punti più lontani dal potabilizzatore.

La domanda corretta, quindi, non è “cloro o monoclorammina?”, ma piuttosto: qual è il sistema più adatto a questa specifica acqua?

Cloro o monoclorammina: quale costa meno?

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la monoclorammina non è necessariamente la soluzione più economica.

La monoclorammina richiede infatti:

• cloro;
• ammoniaca;
• sistemi di controllo più sofisticati;
• monitoraggi aggiuntivi per nitrificazione e sottoprodotti.

Tuttavia il costo del reagente è solo una parte dell’equazione.

In una rete lunga decine di chilometri, la monoclorammina può ridurre la necessità di riclorazioni intermedie, limitare la formazione di trialometani e diminuire alcuni costi operativi legati alla gestione del residuo disinfettante.

Per questo motivo molti gestori non la scelgono perché costa meno, ma perché può ridurre il costo complessivo del sistema di distribuzione.

Monoclorammine e gusto dell’acqua

Sebbene le monoclorammine siano generalmente meno percepibili del cloro libero, alcuni consumatori riferiscono la presenza di un leggero gusto chimico o medicinale.

La percezione dipende da molteplici fattori:

• concentrazione del disinfettante;
• qualità dell’acqua di partenza;
• contenuto di sostanza organica;
• caratteristiche della rete;
• eventuali sistemi di filtrazione presenti a valle.

Per questo motivo il tema del trattamento al punto d’uso sta assumendo un’importanza crescente.

Come si rimuovono le monoclorammine?

Quando si desidera migliorare il gusto e l’odore dell’acqua oppure eliminare il residuo disinfettante per applicazioni particolari, una delle tecnologie più efficaci è il carbone attivo catalitico.

Rispetto al carbone attivo tradizionale, il carbone catalitico:

• accelera la decomposizione delle monoclorammine;
• migliora le caratteristiche organolettiche;
• contribuisce alla rimozione di numerosi composti organici.

La degradazione della monoclorammina può essere schematizzata nel seguente modo:

NH₂Cl + H₂O → NH₃ + Cl⁻ + H⁺

A differenza del cloro libero, la rimozione delle monoclorammine non dipende esclusivamente dalla capacità adsorbente del carbone, ma anche dalla sua attività catalitica. Per questo motivo non tutti i filtri a carbone attivo offrono le stesse prestazioni.

Per ottenere risultati efficaci è fondamentale che il sistema sia correttamente dimensionato e garantisca un adeguato tempo di contatto tra acqua e mezzo filtrante.

Il trattamento al punto d’uso è a una svolta?

In un moderno impianto di potabilizzazione il vero tema non è scegliere il “miglior disinfettante”, ma adottare la combinazione più adatta alle caratteristiche specifiche dell’acqua da trattare.

Se l’impiego delle monoclorammine dovesse diffondersi progressivamente anche in Europa, il trattamento al punto d’uso diventerà un elemento sempre più importante per garantire un’acqua gradevole, sicura e adatta alle esigenze del consumatore.

In questo scenario assumeranno un ruolo centrale tecnologie come il carbone attivo catalitico, progettate specificamente per la riduzione delle monoclorammine e dei composti che possono influenzare gusto e odore dell’acqua.

La sfida futura non sarà semplicemente rimuovere un disinfettante, ma trovare il giusto equilibrio tra sicurezza microbiologica, sostenibilità della rete e qualità percepita dell’acqua dal consumatore finale.