Il nuovo metodo di trattamento delle acque reflue è in grado di convertire in modo efficiente i fanghi residui in biogas, un progresso che potrebbe essere utile alle comunità per ridurre i costi di trattamento dei rifiuti, aiutando contemporaneamente l’ambiente.
Il team di ricerca della Washington State University come riportato nella rivista Waste Management ha testato una tecnologia di pretrattamento, aggiungendo una fase supplementare ai trattamenti tipici, utilizzando vapore ad alta pressione contenente ossigeno per scomporre i fanghi di depurazione. Hanno scoperto di essere in grado di convertire in biogas oltre l’85% del materiale organico che può essere utilizzato per produrre elettricità o trasformato in gas naturale rinnovabile (GNR) per la rete del gas naturale o per uso locale.
L’aggiunta della nuova fase di pretrattamento migliora la conversione anaerobica dei fanghi di depurazione presso l’impianto di trattamento delle acque reflue rispetto all’attuale tasso di conversione inferiore al 50% e ha prodotto complessivamente il 98% in più di metano rispetto alla procedura attuale.
Birgitte Ahring, professoressa della Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, ha guidato la ricerca, è anche membro di facoltà del Bioproducts, Sciences, and Engineering Laboratory della Washington State University Tri-Cities (WSU Tri-Cities) è uno dei sei campus che compongono la Washington State University.
Birgitte Ahring ha dichiarato:
«È stato dimostrato che è estremamente efficiente e questo è molto entusiasmante. Ciò può essere applicabile e potrebbe essere sperimentato nello Stato di Washington, non sprecare i rifiuti ma utilizzarne il potenziale ha grandi vantaggi».
I fanghi di depurazione non sono un prodotto ricercato, circa la metà degli impianti di trattamento delle acque reflue negli Stati Uniti per ridurre questi rifiuti utilizza la digestione anaerobica (un processo biologico di degradazione del substrato organico in assenza di ossigeno libero. La degradazione avviene per opera di batteri che ottengono l’ossigeno necessario per le loro funzioni vitali a partire dalla biomassa), ma il processo, in cui i microbi scompongono i rifiuti, è inefficiente. I fanghi avanzati, chiamati biosolidi, finiscono generalmente in discarica; anche gli impianti di trattamento delle acque reflue utilizzano grandi quantità di elettricità per ripulire le acque reflue comunali. Spesso sono i maggiori utilizzatori di elettricità in una piccola comunità.
Birgitte Ahring ha detto:
«Se potessero produrre la propria elettricità o, per alcuni grandi impianti, produrre gas naturale rinnovabile e aggiungerlo alla rete del gas naturale, potrebbero ridurre l’uso di combustibili fossili. È in questo modo che iniziamo a muoverci verso l’idea di economia circolare».
Il team di ricerca della Washington State University prima del processo di digestione anaerobica, per il loro studio hanno trattato i fanghi ad alta temperatura e pressione con l’aggiunta di ossigeno. La piccola quantità di ossigeno nelle condizioni di alta pressione agisce come un catalizzatore che rompe i polimeri del materiale. Hanno studiato questo processo di pretrattamento per diversi anni, utilizzandolo per scomporre paglia e materiali legnosi. I ricercatori non erano sicuri che il processo avrebbe funzionato con la diversa composizione dei fanghi di depurazione, come i lipidi e le proteine, ma sono rimasti positivamente sorpresi.
Birgitte Ahring ha affermato:
«Non si tratta di una soluzione ad alta tecnologia, è una soluzione che può essere utile anche su una scala ridotta, la tecnologia potrebbe essere particolarmente utile per le comunità più piccole, molte delle quali sono motivate a ridurre i rifiuti e il loro impatto sul clima».
Il team di ricerca della Washington State University sta collaborando con Clean-Vantage, una start-up di tecnologie pulite con sede a Richland che opera nel settore del pretrattamento, e con il Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), che sta effettuando un’analisi tecnico-economica del nuovo processo.
I ricercatori per dimostrare ulteriormente il processo, ora stanno ampliando il lavoro nel loro impianto pilota situato presso la Washington State University Tri-Cities (WSU Tri-Cities). Stanno anche studiando come convertire in modo efficiente il biogas in gas naturale rinnovabile di maggior valore attraverso un nuovo bioprocesso.
Il biogas se da un lato può essere utilizzato per produrre elettricità, la produzione di gas naturale rinnovabile dall’altro lato, per il trasporto locale, potrebbe consentire alle comunità rurali di produrre carburante per rifornire i veicoli comunali. Il lavoro è stato finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
