La chimica del calcare: come si forma il CaCO3 nelle nostre tubature

Il calcio presente nelle acque potabili italiane proviene quasi sempre dal contatto con rocce calcaree e dolomitiche di sottosuolo. La CO2 atmosferica e biologica disciolta nell'acqua piovana è responsabile della dissoluzione del carbonato secondo la reazione: CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca(HCO3)2. Il prodotto è il bicarbonato di calcio, molto più solubile del carbonato di partenza.

Quando l'acqua arriva al rubinetto, una parte significativa del suo calcio è dunque presente sotto forma di bicarbonato disciolto. Questo è il motivo per cui l'acqua del rubinetto trasparente all'aspetto può però depositare strati bianchi non appena viene riscaldata o lasciata evaporare.

La reazione che porta alla formazione del calcare è semplicemente l'inverso della dissoluzione: Ca(HCO3)2 -> CaCO3 + CO2 + H2O. Quando la CO2 disciolta diminuisce, l'equilibrio si sposta verso destra e il bicarbonato si ritrasforma in carbonato di calcio insolubile, che precipita come strato cristallino sulle superfici.

Tre fattori favoriscono questo spostamento: il riscaldamento, che riduce la solubilità della CO2 (legge di Henry), l'aerazione, che fa fuggire CO2 in atmosfera, e la concentrazione per evaporazione. Per questo il calcare si deposita preferenzialmente nei boiler, sulle resistenze elettriche e negli ugelli dei rubinetti.

La durezza è la quantità totale di calcio e magnesio presenti nell'acqua, espressa di solito in gradi francesi (°F): un grado francese corrisponde a 10 mg di carbonato di calcio per litro. Il D.Lgs. 18/2023 non fissa un limite massimo, perché la durezza non è un parametro sanitario, ma raccomanda un intervallo desiderabile fra 15 e 50 gradi francesi.

Si distinguono una durezza temporanea, dovuta ai bicarbonati e quindi responsabile della precipitazione di calcare per riscaldamento, e una durezza permanente, dovuta a solfati e cloruri, che non precipita con il calore. La somma delle due è la durezza totale, valore che si trova nei rapporti di analisi.

• Durezza inferiore a 15 °F: acqua dolce, talora aggressiva.
• Durezza 15-25 °F: acqua mediamente dolce, ideale.
• Durezza 25-50 °F: acqua dura, formazione di calcare prevedibile.
• Durezza superiore a 50 °F: acqua molto dura, problemi tecnici frequenti.

I punti critici sono ben definiti dalla chimica della reazione. Le resistenze del boiler elettrico, dove la temperatura locale può superare i 70 gradi, sono il bersaglio principale. Lo stesso vale per la serpentina della caldaia a gas, per il fondo delle pentole e per gli ugelli dei rubinetti aerati, dove l'aerazione spinge la CO2 fuori dall'acqua.

Su rubinetti, soffioni della doccia e specchi i depositi si formano per evaporazione dei residui delle gocce d'acqua. Sono depositi spesso sgradevoli ma facilmente rimuovibili con prodotti acidi a base di acido citrico o acetico, che ridisciogliendo il carbonato in bicarbonato lo riportano in soluzione.

Il metodo più consolidato per ridurre la formazione di calcare in casa è l'addolcitore a scambio ionico, che sostituisce gli ioni calcio e magnesio con ioni sodio, rilasciando un'acqua a basso contenuto di carbonati ma con leggero aumento del sodio totale. Va dimensionato correttamente e mantenuto secondo le istruzioni del costruttore.

Esistono anche dispositivi cosiddetti antical fisici (a campi magnetici o elettromagnetici) che vantano un effetto sulla cristallizzazione del calcare. Le prove indipendenti hanno mostrato risultati molto variabili: alcuni studi confermano un'azione condizionante, altri non riscontrano differenze significative. Per impianti complessi è prudente affidarsi a soluzioni con tecnologia consolidata.

Per dimensionare correttamente un addolcitore o valutare il livello reale di durezza al proprio rubinetto serve una misura affidabile. I kit con stick reattivi danno una stima orientativa, ma per progettare un impianto o valutare una garanzia tecnica è necessaria un'analisi strumentale.

Il kit di prelievo a domicilio con refertazione di laboratorio di Labservice include la determinazione della durezza totale, della durezza calcica e dell'alcalinità, parametri necessari sia per stimare la formazione di calcare sia per calcolare gli indici di aggressività dell'acqua.