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    Alghe utilizzate per disinquinare le acque reflue e produrre compost

    Ricercatori brasiliani e olandesi utilizzano alghe unicellulari per cercare di risolvere il problema della gestione dei rifiuti generati dal trattamento delle acque reflue. Credito:Wikimedia Commons

    I sistemi di trattamento delle fognature sono progettati per evitare di scartare grandi quantità di carbonio, fosforo e azoto, componenti del carico di materia organica comprendente principalmente feci e urine, nei corsi d'acqua. Lo scarico massiccio di tali sostanze nei corsi d'acqua provoca eutrofizzazione, la crescita eccessiva di microrganismi acquatici, soprattutto alghe. Ciò porta a squilibri potenzialmente gravi nelle comunità acquatiche e rilascia agenti patogeni nell'ambiente.

    Però, le comuni tecniche di rimozione del fosforo/azoto hanno un effetto indesiderato. La reazione tra queste sostanze e gli additivi chimici impiegati nel processo produce residui sotto forma di bassa applicabilità, fanghi onerosi, spiega Luiz Antonio Daniel, un professore presso la Scuola di Ingegneria São Carlos dell'Università di San Paolo. "Alcuni stati brasiliani ne vietano l'uso come fertilizzante in agricoltura, Per esempio, " ha spiegato. "I fanghi finiscono per essere scaricati in discarica. Il costo dello smaltimento è quindi considerevole".

    Un modo per rendere il trattamento delle acque reflue il più sostenibile possibile è implementare un sistema decentralizzato. Perciò, le cosiddette "acque nere" dei rifiuti domestici, la frazione "più pesante" dell'effluente costituita principalmente da una miscela relativamente non diluita di feci e urina, verrebbero inviati a mini-centri che servono le popolazioni più piccole dalle unità abitative alle città di piccole dimensioni, piuttosto che ai grandi impianti di trattamento dei rifiuti. L'acqua nera sarebbe trattata da alghe unicellulari, che aiutano a rimuovere gli inquinanti e contemporaneamente producono grandi quantità di biomassa per usi come il compostaggio. Questo modello è studiato da una partnership tra scienziati olandesi e brasiliani.

    Nei reattori testati dal team CESE-USP, microalghe della specie Chlorella sorokiniana, utilizzare azoto e fosforo dalle acque nere e i micronutrienti presenti nei rifiuti umani per moltiplicarsi. Nello specifico, perché assorbono l'azoto e il fosforo nelle acque nere, le alghe sono ricche di questi elementi, che sono essenziali per i fertilizzanti su scala industriale applicati oggi.

    "Non sarebbe necessario decentralizzare eccessivamente. Non abbiamo bisogno di trattare separatamente le acque reflue di ogni casa o edificio. Potremmo avere unità che servono qualche migliaio di abitanti, fino a circa 10, 000, " Daniel ha stimato. "Poiché circa il 50 percento delle città brasiliane ne ha meno di 10, 000 abitanti e solo il 25% ha sistemi di depurazione, molte località possono introdurre tali sistemi da zero".

    Grietje Zeeman è professore emerito presso il Dipartimento di tecnologia ambientale dell'Università di Wageningen nei Paesi Bassi. Ricorda che nel XIX secolo, la materia fecale e l'urina raccolte dalle famiglie venivano usate come fertilizzante dagli agricoltori olandesi. Infatti, il sistema è stato disattivato solo all'inizio degli anni '80. "Con il sistema che abbiamo oggi, che può essere chiamato 'flush and forget, ' questo ciclo di riutilizzo dei nutrienti è andato perso. La nostra idea è chiudere di nuovo il ciclo, " ha detto Zeeman.

    Il primo passo prevede il decentramento della raccolta delle acque reflue per prevenire la diluizione delle acque nere e dei nutrienti nelle feci e nelle urine. Dopo che le alghe hanno completato l'assorbimento della materia organica, il passo successivo è raccogliere gli strati di microbi che crescono nel liquido. Questo può essere fatto in due modi, secondo Daniele. "In Olanda, usano principalmente la sedimentazione, in cui un polimero viene utilizzato per depositare le alghe sul fondo del reattore, e possono essere raccolti da lì, " disse. "Ecco, usiamo il galleggiamento. Iniettiamo aria compressa nel liquido, e bolle si formano sulla superficie contenente le alghe mentre galleggiano. Un raschiatore meccanico raccoglie quindi questa biomassa e la scarica in un canale".

    Per sfruttare questa tecnica, è necessario utilizzare metodi efficienti di essiccazione della biomassa, secondo Daniele. Se le alghe vengono conservate senza essere essiccate, le loro cellule possono rompersi, e i nutrienti da utilizzare alla fine del processo possono fuoriuscire.

    La partnership con il team olandese, Ha aggiunto, è stato molto utile ai fini del confronto. Considerando le differenze tra i due paesi in termini di clima, è possibile sviluppare metodi per ottimizzare la produzione di alghe a seconda del contesto. "Il sole non splende tutto l'anno nei Paesi Bassi come qui, Per esempio, né hanno le nostre alte temperature, che a volte inibiscono la crescita delle alghe. Perciò, il reattore olandese che abbiamo testato all'USP diventa troppo caldo. Per ottenere una scala più ampia, dovremo fare diversi aggiustamenti, " ha detto Daniele.

    L'ottimizzazione del processo in modo che funzioni su scala industriale è il passo successivo negli studi. I test sul campo saranno condotti presso l'impianto di trattamento delle acque reflue Monjolinho a São Carlos.

    Un vantaggio dell'utilizzo di Chlorella nel processo è che queste alghe sono già presenti in natura e non richiedono modifiche genetiche per svolgere il loro lavoro. Quindi, non dovrebbero esserci problemi per quanto riguarda lo smaltimento dei liquami trattati nei fiumi e nei laghi. "Se lasci un campione di liquame all'aperto, sarà naturalmente colonizzato e diventerà verde, "Daniele ha detto sottolineando l'importanza di considerare le acque nere e altri effluenti come potenziali risorse.


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