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iMETland: A new generation of Microbial Electrochemical Wetland for effective decentralized wastewater treatment

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Trattamento delle acque reflue con tecnologie elettrochimiche microbiche per produrre acqua pulita

La simbiosi industriale nell’economia circolare trasforma un rifiuto di un processo nella materia prima di un altro. Il progetto iMETland ha dimostrato che le acque reflue urbane possono essere pulite in modo sostenibile e rese adatte all’irrigazione, senza costi energetici, utilizzando batteri che producono corrente elettrica da sostanze inquinanti.

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Per contribuire a colmare il divario tra soluzioni idriche innovative e la loro replica sul mercato, il progetto iMETland ha sviluppato un’applicazione su larga scala di una tecnologia ecologica che tratta le acque reflue urbane prodotte da piccole comunità, con costi energetici pari a zero. La tecnica combina biofiltri delle zone umide con le tecnologie elettrochimiche microbiche (MET, Microbial Electrochemical Technologies). La combinazione di batteri elettroattivi con materiale elettroconduttore ha prodotto tassi di depurazione 10 volte superiori a quelli delle tecniche tradizionali. Inoltre, poiché il prodotto è una biomassa molto esigua, evita l’intasamento dei biofiltri con sedimenti (colmatazione). Il processo rimuove le sostanze inquinanti dalle acque reflue e, dopo il trattamento elettro-ossidativo, produce un’acqua priva di agenti patogeni e adatta all’irrigazione. Dopo aver superato le fasi di ricerca e le fasi pilota, grazie al sostegno finanziato dall’UE, iMETland può progredire verso una fase di dimostrazione su larga scala per accelerare l’assorbimento da parte del mercato. Sfruttare la rete sociale delle cellule viventi La tecnica iMETland di riduzione degli inquinanti di origine batterica utilizza essenzialmente lo stesso metodo di raccolta dell’energia che usiamo con il cibo. Come spiega il dottor Abraham Esteve-Núñez, coordinatore del progetto: «Estraiamo elettroni dal cibo, che a loro volta vengono consumati dall’ossigeno che respiriamo. Il materiale elettroconduttivo utilizzato nel nostro sistema mostra una capacità illimitata di assorbire elettroni e quindi i batteri possono continuare a nutrirsi di sostanze inquinanti ad un ritmo più elevato». Gli elettroni che attraversano il materiale del biofiltro elettroconduttivo iMETland creano una corrente elettrica che permette alle comunità microbiche di interagire tra loro, a distanza. L’ottimizzazione di questo «scambio di elettroni» tra la comunità microbica migliora l’efficienza dell’opera di pulizia. Una volta che l’acqua è priva di contaminanti chimici, iMETland può produrre candeggina dal cloruro naturalmente presente nell’acqua, che uccide i batteri creando acqua sicura per l’irrigazione. Ciò che rende la tecnologia particolarmente innovativa è l’intensità della capacità del metabolismo dei batteri elettroattivi di trasformare l’inquinamento in elettricità, che è proporzionale alla quantità di rimozione degli inquinanti. Più si nutrono, più elettricità viene raccolta e misurando l’elettricità generata, gli operatori possono monitorare l’efficacia dei batteri nell’eliminare i contaminanti attraverso strumenti intelligenti appositamente progettati. «La sfida principale di iMETland è stata quella di affrontare condizioni reali, come i cambiamenti stagionali imprevisti, così abbiamo testato i freddi inverni dell’Europa settentrionale e le calde estati mediterranee», spiega il dottor Esteve-Núñez. E aggiunge: «Una bella sorpresa è stata la predominanza del Geobacter elettroattivo in presenza di ossigeno, aumentando le prestazioni della tecnica. In precedenza, questo batterio è sempre stato coltivato lontano dall’ossigeno, quindi la nostra scoperta ci ricorda che l’adattamento naturale è più forte del pregiudizio scientifico». Contribuire alle priorità in materia di acqua e acque reflue La multidisciplinarità di iMETland è in linea con le priorità dell’UE in materia di trattamento delle acque e delle acque reflue dell’ iniziativa PEI-Acqua. Si tratta in particolare di creare centri di innovazione per il trattamento delle acque in regioni che attualmente non dispongono di sistemi di trattamento delle acque reflue e di impianti igienico-sanitari adeguati. Con un sistema che riduce la quantità di energia necessaria per il trattamento delle acque reflue, si abbassano i costi a carico dei comuni e le emissioni di CO2. Attualmente, le unità iMETland già testate possono essere integrate in piccole comunità per l’irrigazione di giardini o aree verdi, una soluzione a base vegetale che aumenterebbe il valore estetico degli impianti. Un ulteriore obiettivo per l’adozione della soluzione è rappresentato dagli edifici pubblici. A tal fine, è già stata applicata nel progetto IMDEA Water. «Metland è già un marchio registrato e il concetto è pronto a raggiungere il mercato attraverso una PMI in fase di avvio chiamata METfilter, fondata a questo scopo», riassume il dottor Esteve-Núñez.

Parole chiave

iMETland, trattamento delle acque reflue, agricoltura, zone umide, depurazione, batteri, tecnologie elettrochimiche microbiche, inquinanti, elettroattivo, elettrone, elettroconduzione, acque di scarico, misure sanitare, energia

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