DEPURARE (Disinfezione E Purificazione Acque Reflue)

Depurazione delle acque reflue tramite metodi eco-sostenibili (soluzioni elettrochimicamente attivate, microalghe, zeoliti e nanospugne)

DEPURARE si propone di testare metodologie alternative per la depurazione e la disinfezione finale del processo di trattamento delle acque reflue, al fine di evitare l’impatto legato sia alla presenza del cloro residuo sia alle sostanze non completamente eliminate, dannose per l’ambiente, ed ha come finalità il riutilizzo delle acque. Coniuga metodologie diverse e innovative: soluzioni elettrochimicamente attivate attraverso elettrolisi (ECA); phyco-depurazione tramite microalghe; impiego di zeolite e nanospugne, in modo da ridurre al minimo le sostanze presenti nelle acque reflue.

DEPURARE ricerca sistemi sostenibili dal punto di vista energetico e ambientale di depurazione delle acque; nell’ottica di un’economia circolare, considera le acque reflue come una risorsa da recuperare, più che uno scarto da smaltire.

DEPURARE intende sperimentare l’efficacia dei sistemi sopradescritti combinati tra loro, applicandoli in scala sperimentale e preindustriale presso gli impianti di AMAG Reti Idriche spa. Le metodologie applicate sono semplici e facilmente replicabili, in particolare il sistema ECA e le zeoliti.

1. Il sistema ECA necessita unicamente di acqua, sale da cucina e corrente elettrica e si basa su un processo di elettrolisi, consistente nel passaggio di corrente elettrica ad alto amperaggio ma a basso voltaggio attraverso una soluzione salina. Produce differenti tipi di soluzioni elettrochimicamente attivate, completamente atossiche e disinfettanti che consentono la sterilizzazione, disinfezione e depurazione dell’acqua con la distruzione di batteri, spore, virus, muffe, lieviti, funghi, biofilm, cattivi odori. Il progetto realizzerà un prototipo ECA con migliorata affidabilità e durata rispetto a quelli esistenti sul mercato, da applicare prima del processo di clorazione o in alternativa, e valuterà i benefici sulla disinfezione e depurazione delle acque reflue e sul risparmio energetico, prima passare alla fase di produzione industriale in serie del sistema.

2. Recentemente si è dimostrato che le microalghe possono rappresentare un trattamento alternativo delle acque reflue essendo in grado di rimuovere efficacemente azoto e fosforo. Le microalghe usano CO2 e una parte dei nutrienti disciolti nelle acque reflue (N e P) per crescere, rilasciando ossigeno come sottoprodotto. I batteri aerobici usano questo ossigeno disciolto per consumare il substrato organico. La CO2 prodotta viene utilizzata dalle microalghe per la fotosintesi, chiudendo questo cerchio biologico.

Il progetto sarà accompagnato da una campagna analitica di analisi delle acque e con valutazione dei risultati. L’applicazione industrializzata sarà proiettata su tutta la portata degli impianti (circa 18.000 mc/gg).

3. Le zeoliti sono materiali speciali che appartengono alla classe di minerali microporosi. Le proprietà principali sono: disidratazione reversibile, alta selettività e capacità di assorbimento molecolare, comportamento catalitico, elevata capacità di scambio ionico. Le zeoliti mostrano selettività nei confronti di determinati cationi, messe a contatto con soluzione policationiche, scambiano primariamente e preferibilmente cationi che meglio si adattano alla loro struttura; cationi che corrispondono a cationi con bassa energia di solvatazione (K,Cs,NH4,Pb,Ba,Sr). In realtà però, anche se messe a contatto con soluzioni contenenti solo cationi non preferiti la zeolite lentamente ma inesorabilmente li rimuoverà. Le zeoliti sono in grado di cedere l’elemento nutritivo in modo lento, ottimizzando l’assorbimento da parte della pianta (utilizzo agronomico) che consente un aumento della fertilità del terreno oltre che della capacità di scambio e della ritenzione idrica.

4. Le nanospugne, costituite principalmente da biopolimeri tipo malto destrine, che costituiscono una famiglia di oligasaccaridi ottenuti a partire dall’amido proveniente da diverse forme di biomassa. Attraverso processi di conversione enzimatica o idrolisi parziale è possibile ottenere sia maltodestrine cicliche che lineari. L’utilizzo di specifici agenti reticolanti permette di ottenere, partendo da entrambe le classi di maltodestrine, struttre polimeriche ecocompatibili e biocompatibili. E’ possibile ottenere biopolimeri solubili ed insolubili (nanospugne) con idroficità e carica elettrica modulabili ed elevato potere complessante. L’utilizzo di tali materiali è applicabile nel trattamento delle acque per l’abbattimento di ioni metallici, inquinanti organici e anioni organici. Hanno un elevato assorbimento di acqua (assorbimento dell’acqua 25 volte maggiore del peso di partenza).

 
AMAG Reti idriche ha avviato una sperimentazione con i partner, con la direzione scientifica di UNIPO-DISIT, affidando nel marzo 2018 a Bioredox la fornitura di un generatore ECA e a TEA Sistemi, una campagna preliminare di sperimentazione basata sull’uso di microalghe, zeoliti e nanospugne. Tea Sistemi a sua volta ha ingaggiato gli Istituti di Chimica delle Università di Torino e di Padova,
AMAG Reti idriche inoltre sponsorizzato due borse di ricerca, che saranno bandite da UNIPO, sul tema.
Il progetto prevede di realizzare la Life Cycle Cost Analysis, in particolare dal punto di vista energetico e ambientale, oltre che economico. Questi aspetti sono presi in carico da 3i Efficientamento Energetico. Verranno analizzate le combinazioni delle tecnologie prese in esame in ottica di Life Cycle Thinking (dal reperimento delle risorse primarie per lo studio e la costruzione degli impianti fino al loro smaltimento).
E’ in corso la ricerca di finanziamenti per la continuazione del progetto.


Partner del progetto

AMAG Reti idriche, in raccordo con il Comune di Alessandria e con il coordinamento del Dipartimento di Scienze ed Innovazione Tecnologica (DISIT) dell’Università del Piemonte Orientale, ha coinvolto:

  • Il Dipartimento di Chimica dell'Università degli Studi di Torino che si occupa dell’utilizzo delle nano-spugne per l’abbattimento di ioni metallici, inquinanti organici e anioni organici.
  • Il gruppo di ricerca sulle Microalghe dell’Università di Padova (PAR-Lab) che si occupa della phyco-depurazione, dell’ottimizzazione della coltivazione di microalghe e cianobatteri per il trattamento delle acque reflue.
  • Tea Sistemi srl di Vinovo (TO) che si occupa dell’applicazione delle zeoliti, minerali porosi di origine vulcanica, applicata al trattamento delle acque reflue.                  
  • 3i Efficientamento Energetico di Alessandria che si occupa di realizzare la Life Cycle Cost Analysis, dal punto di vista energetico.

Le attività sono regolarmente divulgate coinvolgendo gli utenti.