Il metano dei rifiuti non deve essere sprecato: esplorare gli ecosistemi delle discariche

Ogni anno, gli esseri umani in tutto il mondo producono miliardi di tonnellate di rifiuti solidi, circa il 70% di questi rifiuti finisce depositato nelle discariche, dove si decompone lentamente. Eppure, quello che può sembrare un accumulo inerte di detriti inutili, è in realtà un complesso ecosistema, brulicante di attività microbica. Vaste comunità di microrganismi si nutrono dei rifiuti, convertendoli in sottoprodotti, soprattutto anidride carbonica (CO2) e metano. I ricercatori mentre la maggior parte del metano da discarica viene catturato e bruciato, sperano invece di fare uso di questa risorsa, che può essere convertita in combustibili, elettricità o utilizzata per il riscaldamento delle case.
Mark Reynolds ricercatore del Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology, insieme ai suoi colleghi dell’Arizona State University e industriali, nella ricerca pubblicata nella rivista Applied and Environmental Microbiology, ha esplorato queste comunità microbiche che fioriscono nel percolato, un liquido che filtra attraverso i rifiuti solidi in una discarica. Il team di ricercatori ha scoperto che la composizione e il comportamento di microbi specifici trovati in aride discariche, come quelle in Arizona, sono distinti da comunità simili in climi più subtropicali o temperati. La composizione microbica differisce anche a seconda dell’età dei depositi della discarica.
Il progetto è stato condotto presso la discarica di Salt River situata a Scottsdale, vicino al campus ASU di Tempe. La struttura ogni giorno riceve circa 1.600 tonnellate di rifiuti solidi urbani.

Rifiuti solidi: una ripartizione
Lo studio esplora la composizione microbica a livello di ecosistema nel percolato, diverse condizioni ambientali sembrano influenzare le nicchie microbiche che sono compartimentate nei 143 acri della discarica.
Mark Reynolds ha detto:
«Penso a una discarica come a un grande buffet di carbonio per questi microrganismi. La nostra spazzatura è per lo più carta ed è molto ricca di cellulosa ed emicellulosa, queste sono facilmente degradabili in condizioni anaerobiche (senza ossigeno)».
La cattura e l’uso dei gas prodotti nelle discariche può aiutare a ridurre i pericoli associati alle emissioni delle discariche, ed evitare che il metano si disperda nell’atmosfera. Inoltre, i progetti energetici associati alla cattura e al trattamento del gas di discarica possono generare entrate e creare posti di lavoro nella comunità.
I ricercatori comprendendo meglio il comportamento di questi microrganismi produttori di metano, sperano di migliorare la cattura di questa risorsa vitale e possibilmente limitare la fuga di metano e CO2, due potenti gas serra e principali responsabili del cambiamento climatico nell’atmosfera.
Mark Reynolds ha affermato:
«Ci stiamo immergendo nella teoria ecologica per cercare di arrivare alla fonte di ciò che potrebbe guidare i modelli organizzativi degli organismi produttori di metano».
L’analisi sfaccettata dello studio indica che la temperatura e i solidi dissolti sono i due parametri chiave che governano la loro abbondanza e diversificazione, questa è una buona notizia, perché questi dati sono acquisiti di routine nelle discariche comunemente su base mensile e possono fornire accurate diagnosi, indicatori, rivelatori di ampie tendenze nella produzione complessiva di metano.

Dalla spazzatura al carburante
Le discariche di rifiuti solidi urbani nel 2019 sono state responsabili di oltre il 15% delle emissioni di metano, rappresentando la terza fonte di emissioni globali di metano. Lo studio ha evidenziato che le emissioni di metano dalle discariche ammontano all’equivalente di un miliardo di tonnellate di CO2, più o meno le emissioni serra prodotte da quasi 22 milioni di auto guidate per un anno.
Tipicamente, la maggior parte del metano rilasciato dai microrganismi in una discarica viene catturato come biogas e successivamente bruciato, convertendolo in CO2, anche se questo metodo limita gli effetti dannosi per il clima del metano stesso, è una soluzione a breve termine e inadeguata al problema dell’emissione di gas serra dalle discariche.
Il metano perso oltre al suo effetto negativo sul clima, rappresenta un’opportunità mancata di utilizzare questa preziosa risorsa. Lo studio se gli ostacoli economici e di altro tipo possono essere superati, stima che circa un quinto delle discariche della nazione sarebbe adatto per tale cattura e trattamento.
Attualmente, i microrganismi che degradano i rifiuti solidi urbani generano gas di discarica che consiste approssimativamente del 50% di metano e del 50% di CO2. Comprendendo il sottile funzionamento di questi microrganismi, in particolare, gli Archaea metanogeni, che sono i veri cavalli di battaglia nel ciclo di produzione del metano, i ricercatori sperano di aumentare la produzione di metano.
Il metano aumentato può essere raccolto e utilizzato per creare elettricità, carburanti neutri al carbonio o per riscaldare le case, quest’ultima opzione è particolarmente attraente perché non sarebbe necessario un ulteriore trattamento del metano. In alternativa, la modifica delle comunità microbiche potrebbe potenzialmente essere usata per limitare la produzione di metano, dove si desidera la mitigazione.

A caccia di Archaea
Le discariche forniscono un ambiente ideale per lo studio dettagliato degli Archaea, che sono notoriamente difficili da coltivare in laboratorio, circa l’80% della diversità degli Archaea rimane largamente inesplorata.
Mark Reynolds ha detto:
«I nostri laboratori sono davvero interessati ai metanogeni perché lo stesso metabolismo che mettono in atto nelle zone umide, che ne fanno la più alta fonte di metano, lo mettono in atto nelle discariche».
I metanogeni poiché sono organismi unicellulari primitivi, possono ugualmente fare uso di piante, o materia alimentare, o prodotti cartacei. Lo studio mentre ha trovato concentrazioni di metano simili nella loro arida discarica rispetto ad altre discariche, diverse comunità di metanogeni stanno facendo il lavoro pesante.
Lo studio dimostra che il comportamento microbico dipende anche dall’età dei rifiuti solidi depositati. I rifiuti più giovani hanno una temperatura più alta rispetto a quelli più vecchi e si degradano secondo diversi regimi, anche l’aridità ha dimostrato di influenzare notevolmente la degradazione dei rifiuti solidi nel tempo.
Mark Reynolds ha detto: «C’è una ristrutturazione o riorganizzazione di questi microbi del clima arido nelle discariche».
Le indagini future saranno volte a chiarire le distinzioni in queste comunità rispetto alle loro controparti temperate e umide. Ulteriori ricerche esploreranno le comunità microbiche delle discariche in modo più dettagliato, così come l’uso di biostimolanti o altre tecniche che potrebbero essere utilizzate per modificare la produzione di metano.

,
Avatar photo

About Pino Silvestri

Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
View all posts by Pino Silvestri →