Trasformare un fenomeno corrosivo dannoso per gli ingranaggi immersi in un modo ecologico ed efficiente per il trattamento dell’acqua ai fini igienico-sanitari: l’Italia è leader in questo campo di ricerca.
La cavitazione idrodinamica consiste nella formazione e nell’implosione di bolle di vapore all’interno di un liquido. Si tratta di un fenomeno complesso, conosciuto dalla meccanica dei fluidi per le sue conseguenze sulle macchine utilizzate negli impianti idraulici. Si verifica, ad esempio, nei punti interni a una pompa dove la pressione del liquido pompato scende al di sotto della pressione del vapore: il liquido inizia quindi a evaporare danneggiando gli ingranaggi.
Le bolle originate dalla cavitazione, infatti, sono altamente instabili. Se di ristabilisce la pressione originale del fluido, la loro implosione provoca localmente effetti fisici estremi particolarmente corrosivi per i materiali metallici. Queste condizioni non modificano significativamente i parametri fisici complessivi del fluido, che può continuare a essere utilizzato per i suoi scopi, ma provocano danni notevoli alle parti meccaniche.
Cavitazione per la disinfezione dell’acqua, una ricerca da sviluppare
La cavitazione può anche essere provocata deliberatamente, per sfruttare i suoi effetti ad altri scopi quali, ad esempio, la disinfezione dell’acqua. In questo caso le condizioni estreme che si verificano localmente nel fluido (temperature di oltre 4.000 °K, pressioni superiori a 1.000 bar, formazione di radicali idrossilici) uccidono i microorganismi contenuti nell’acqua, evitando il ricorso a prodotti chimici di sintesi costosi e inquinanti.
Questo tipo di applicazioni è già disponibile, nonostante la scienza non abbia ancora ben compreso il funzionamento del fenomeno. L’impiego della cavitazione per la disinfezione dell’acqua è stato infatti studiato qualche anno fa dai ricercatori del Politecnico di Torino, che hanno sottolineato come i futuri sforzi di ricerca debbano essere indirizzati verso “studi fondamentali volti a comprendere gli effetti degli stress fluidi sui microrganismi”.
Gli effetti della cavitazione idrodinamica sui componenti meccanici degli impianti idraulici sono evidenziati dalla notevole usura di questa girante in bronzo, utilizzata in una pompa centrifuga. Per questa ragione la cavitazione è stata per lungo tempo considerata un fenomeno indesiderato ed è stata studiata solo per limitarne gli effetti negativi sui componenti meccanici immersi in acqua, ad esempio eliche, turbine, valvole, ecc. 
Esistono numerose tecniche di innesco e controllo: per il trattamento di matrici a elevato contenuto di materiale biologico e/o di particelle solide, i ricercatori del Politecnico di Torino ritengono particolarmente efficiente e praticabile l’accoppiamento di una o più pompe idrauliche con reattori in forma di tubi Venturi. Supponen, Outi, et al. “The inner world of a collapsing bubble.”
