Anche nel mondo della depurazione acque, trova posto una tematica come quella del trattamento del biogas e della produzione di biometano. Questa è infatti una soluzione adottata nell’ambito del trattamento idrico, per poter ottenere energia (e quindi generare valore) da qualcosa che viene generalmente considerato un residuo da smaltire.
UN PO’ DI CHIMICA
Le tecnologie oggi a disposizione per depurare le acque reflue provenienti dai processi industriali e agricoli, sono molto avanzate. Pensate all’utilità fondamentale che riveste il trattamento dei rifiuti liquidi in settori come la produzione alimentare, oppure per quanto riguarda i processi di lavaggio e pulizia industriali. Pensate anche a tutte le acque di risulta delle lavorazioni in ambito chimico (come il trattamento delle pelli o la colorazione dei vestiti). I casi nei quali questa metodologia trova potenziale applicazione, sono infiniti. Ed è qui che iniziamo ad introdurre un tema importante, riguardante la materia di partenza per la produzione di una importante fonte di energia.
I processi chimici meccanici e biologici che accompagnano la depurazione delle acque reflue, sono di diversi tipi ed hanno tutti un obbiettivo comune: cercare di eliminare sostanze potenzialmente pericolose per la salute, presenti all’interno delle acque. Queste comprendono molto spesso:
- VOC: (Volatile Organic Compound – Composti Organici Volatili): sostanze fra le quali possiamo annoverare molti idrocarburi, alcoli e aldeidi, tossici per l’uomo e gli animali.
- AOX: composti clorurati (per la maggior parte provenienti dall’utilizzo di pesticidi), che si ritrovano nei reflui derivanti dagli utilizzi del settore agricolo.
- Idrocarburi: (provenienti da sversamenti per la maggior parte incidentali e/o illegali)
- Fenoli: sostanze utilizzate nella produzione di plastiche e saponi
- tensioattivi e agenti schiumogeni: si possono trovare nei reflui provenienti dalle attività di pulizia, in quanto sono composti chimici spesso presenti nei detergenti, saponi, detersivi e prodotti per l’igene.
- Altre sostanze chimiche come i POP (composti organici persistenti) e i PFAS (polifluoroalchilici): i POP più comuni (e pericolosi) sono contenuti nei pesticidi (policlorobifenili), ma si annoverano in questo gruppo anche le diossine e i furani. Fra i PFAS più diffusi troviamo invece il PFOA (acido perfluoroottanoico), il PFOS (perfluorottano sulfonato) e loro derivati. Questi vengono utilizzati principalmente negli imballaggi alimentari, nei rivestimenti antiaderenti del pentolame, nei tessuti impermeabili e antimacchia e in alcune schiume antincendio.
IL TRATTAMENTO DEL BIOGAS DA SOTTOPRODOTTI DELLA DEPURAZIONE ACQUE
La degradazione delle sostanze che abbiamo esaminato nel paragrafo precedente, porta alla formazione di una serie di sottoprodotti fra cui quelli di nostro interesse. Questa importante forma di energia si genera principalmente nella cosiddetta “linea fanghi”. Sono infatti i processi che avvengono in questa fase, a recuperare i nutrienti necessari alla produzione di biogas e biometano.
Nello specifico:
- Il Pre-Ispessimento è il primo step del processo. In questa fase i fanghi provenienti dalla sedimentazione primaria e finale, vengono pompati all’interno del Pre-Ispessitore, il quale ne aumenta la concentrazione e ne riduce il volume.
- La digestione anaerobica dei fanghi avviene immediatamente dopo la fase di pre-ispessimento. E’ questo lo step fondamentale per la produzione del biogas e del biometano. I fanghi vengono qui aggrediti da specifici batteri detti “metanogeni-acetotrofi” che permettono lo svolgimento delle fasi di idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi.
- La fase di post-ispessimento avviene quando i fanghi risultanti dal processo di digestione anaerobica, sono sottoposti ad un ulteriore concentrazione. Questa avviene all’interno di un ispessitore che ne riduce ancora di più il volume e il contenuto di liquidi. Il risultato è un fango molto concentrato.
- La Disidratazione Meccanica è la fase durante la quale il fango perde la maggiore quantità di liquidi (vedendo il suo volume diminuire anche di 6 volte). Questo è l’ultimo processo subito dai reflui della depurazione delle acque. Il materiale restante è infatti pronto per essere sparso (tenendo presenti le normative nazionali e regionali), oppure smaltito in specifici centri.
E IL DIGESTATO?
A questo punto non possiamo non occuparci del prodotto finale della digestione anaerobica delle acque reflue.
Dopo il completamento della digestione anaerobica, ciò che rimane dopo i vari processi di disidratazione, è un residuo secco. Questo è il cosiddetto “digestato” (ne abbiamo trattato più volte nei nostri approfondimenti sulla digestione anaerobica). Oggi però ci soffermiamo sull’aspetto più chimico/biologico di questa sostanza, riferendoci in particolare a quello derivante dalle acque reflue. Parliamo di un prodotto di natura alcalina, il cui PH è compreso generalmente fra 7,5 e 8,5. i nutrienti principali presenti includono azoto, fosforo, potassio e composti carbonati. Una volta utilizzato come ammendante agricolo, il fosforo e il carbonio contenuti al suo interno contribuiscono alla struttura e alla fertilità del suolo, mentre il potassio risulterà fondamentale per la corretta crescita delle piante.
Come vediamo, il trattamento acque e il mondo del biogas e del biometano, presentano fra loro più affinità di quello che pensiamo. Un connubio che parte da uno scarto problematico, in quanto liquido, difficile da stoccare e da gestire dal punto di vista logistico. E’ qui che la digestione anaerobica viene in aiuto a coloro che si trovano a fare i conti con questo tipo di residuo.
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