ORP: il potenziale Redox

L’ORP (Oxidation/Reduction Potential), noto anche come potenziale Redox, può essere definito come la misura dell’abilità di un sistema di eliminare i detriti.

E’ un importante indicatore della capacità di un laghetto di ospitare forme di vita come pesci, piante, batteri ed altri organismi che fanno parte comunemente del sistema laghetto.

Ogni ione, composto o elemento chimico disciolto in acqua possiede un potenziale, la somma di questi potenziali è il valore di ORP dell’acqua.

Un modo semplice per capire il significato del potenziale di ossido-riduzione è quello che riguarda il seguente esempio: il cloro è un potente ossidante. Aggiungendo cloro all’acqua l’ORP aumenta, il che indica la presenza di una soluzione ossidante. Questa soluzione clorata ossida le sostanze organiche ed uccide i microrganismi. Dato che questa soluzione è dannosa per l’ambiente acquatico necessita di essere neutralizzata aggiungendo un forte riducente, tipo il bisolfito di sodio. Esso riduce il cloro rendendolo inoffensivo agli organismi acquatici. Come questa reazione ossido riduttiva, ve ne sono infinite altre.

Più nello specifico, le reazioni redox sono quelle in cui almeno due elementi, appartenenti a due differenti composti (definiti per questo reagenti), modificano il proprio numero di ossidazione nel passaggio da reagenti a prodotti. Uno dei due elementi si riduce, il che produce una diminuzione del numero di ossidazione, mentre l’altro elemento si ossida, producendo un aumento del numero di ossidazione.

La riduzione consiste in una acquisizione di elettroni, mentre l’ossidazione in una perdita di elettroni.
Il composto che si ossida assume quindi un ruolo di sostanza riducente, mentre quello che si riduce ha il ruolo di ossidante.

Ossidarsi significa quindi avere una carica più positiva (+) di prima, e ridursi significa avere una carica più negativa (-) di prima.

E’ importante ricordare che un composto non sempre è comunque ossidante o riducente, dato che questo ruolo è dato dalla specifica reazione che di volta in volta si prende in considerazione.

Il numero di ossidazione di una sostanza rappresenta una carica positiva o negativa che viene attribuita formalmente a ciascun elemento in un composto; Questa carica è determinata dal numero di elettroni che l’elemento possiede in più (carica negativa) o in meno (carica positiva) rispetto all’atomo neutro, quando gli elettroni di legame vengono attribuiti all’elemento più elettronegativo del composto stesso.

L’apparecchio che misura il potenziale redox è definito redoximetro ed il suo valore rappresenta l’indice di inquinamento delle acque mentre un basso valore di potenziale redox esprime un suo alto livello di inquinamento. Il valore misurato dal redoximentro viene espresso in millivolt (mV). Similmente al valore del pH, l’ORP non esprime un valore di concentrazione ma un livello di attività.

Il sensore di misurazione è composto da una piccola superficie in platino la quale consente di accumulare cariche senza che vi siano reazioni chimiche.

I valori dei potenziali redox sono usati per molteplici scopi:

• potabilizzazione dell’acqua
• igenizzazione piscine pubbliche
• disinfezione di frutta e verdura
• declorazione dell’acqua

Il livello entro cui il potenziale redox deve operare non è un valore assoluto da dover raggiungere che rappresenti comunque un parametro di salute del proprio laghetto. Esso infatti è subordinato alle reazioni chimiche e biochimiche che hanno luogo all’interno del laghetto. Cioè, potrebbe verificarsi un aumento di ammoniaca pericolosa in condizione di valori alti di ORP.
Un valore che indichi una buona salute del laghetto è rappresentato dai valori che stanno tra 150 e 400 mV, ed andrebbero evitati valori che si approssimino a zero o addirittura quelli negativi.
Il dato più importante di cui tenere conto è comunque quello della variazione che questo valore assume nel tempo, se tende ad esempio ad abbassarsi o ad alzarsi rispetto al valore precedente, oppure se subisce delle fluttuazioni frequenti. Quindi la tendenza che assume il valore è il miglior modo di conseguire utili informazione per la gestione del proprio laghetto.

Bassi valori di ORP indicano scarsa ossigenazione dell’acqua presenza di nitriti e dei DOC (Dissolved Organic Carbon: carbonio organico disciolto). Un laghetto con valori di ORP inferiori a +200 mV promuove la crescita di alghe monocellulari, valori compresei tra +200 e +250 mV innescano la crescita di alghe filanti. Oltre il valore di 250 mV non vi è la formazione di alghe ed ulteriori aumenti dei valori ORP oltre i 400 mV sono progressivamente correlati con la formazione di ulcere nei pesci per effetto di una eccessiva ossidazione.

Letture di ORP sotto i 150 mV significano che il laghetto ha urgente bisogno di migliorare il sistema di filtrazione per evitare problemi ai pesci in modo generalizzato.

Ricapitolando:

Fattori che incrementano l’ORP

• Velocità di ricircolo dell’acqua. Maggiore è il flusso e maggiori i valori di ORP.
• Aerazione o cascatelle che incrementino il contenuto di ossigeno dell’acqua.
• Maggior efficienza del sistema di filtrazione.
• Piantumazione del laghetto.
• Frequenti rimozioni del detrito del filtro e del fondo del laghetto.
• Temperatura. Minore è la temperatura e maggiore è il valore di ORP per effetto della quantità di ossigeno disciolto in acqua.
• Carico di pesci. Minore è il carico e maggiori i livelli di ORP.
• Numero di somministrazioni di cibo giornaliere. Maggiori sono le razioni durante il giorno, a parità di somministrazione complessiva, e minore è lo scarto indigerito del pesce che abbassa i valori di ORP.
• Eliminazione dei “punti morti” cioè sottratti al ricircolo dell’acqua.

Fattori che diminuiscono l’ORP

• Tutte le azioni contrarie ai punti sopra riportati.
• Morte massiccia delle alghe.
• Morte di uno o più pesci.
• Inquinamento da sostanze tossiche quali ammoniaca, nitrti, nitrati, fosfati.

Quando riempiamo con acqua nuova un laghetto il suo potenziale redox iniziale sarà sui 100 mV , il metabolismo animale produce una serie di molecole (ammoniaca, nitriti, nitrati e fosfati) che riducono il potenziale dell’acqua e dopo alcuni mesi potremo leggere un redox abbastanza basso prossimo a zero in queste condizioni è necessario favorire la vita delle piante che proliferano bene in un ambiente riducente, producendo una continua ossidazione, dunque il potenziale redox ci dice subito quanto è equilibrato il nostro laghetto, se si mantiene stabile nel tempo, o se predomina invece il metabolismo animale.

Sotto sono riportati i valori di ORP nei quali vengono favorite le normali reazioni biochimiche in un laghetto. Questi vengono inoltre sfruttati per l’ottimizzazione degli impianti di depurazione delle acque.

• Nitrificazione +100 e +350 mV
• Denitrificazione +50 e -50 mV
• Rimozione del fosforo +25 e +250 mV
• Produzione di acido sulfidrico -50 e -250 mV