Generare nuovi prodotti dalle acque reflue
I nostri rifiuti contengono a loro volta numerosi rifiuti. Il trattamento delle acque reflue si è sviluppato molto nel corso degli anni, aiutandoci a mitigare i danni ambientali e a rendere il settore più sostenibile. Tuttavia, il recupero di risorse dagli scarti è ancora limitato. «Il problema non è la mancanza di tecnologie, ma la somma di diversi fattori», afferma David Gabriel Buguña, dell’Università Autonoma di Barcellona. «RECYCLES dimostra che esistono già soluzioni biologiche e digitali efficaci, molte delle quali sono state convalidate su scala pilota. I veri ostacoli sono legati alla maturità delle tecnologie e a fattori economici, normativi e organizzativi», spiega. Nel corso del progetto RECYCLES(si apre in una nuova finestra), che ha ricevuto il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), Buguña e colleghi hanno sviluppato nuove tecnologie per bioreattori che sfruttano i cicli del carbonio, dell’azoto e dello zolfo per recuperare prodotti da rifiuti liquidi e gassosi.
Sviluppo di nuove configurazioni di bioreattori
In laboratorio, l’équipe di RECYCLES ha sviluppato e collaudato diversi sistemi innovativi, a partire da reattori in grado di rimuovere zolfo e azoto (con una rimozione dei nitrati superiore al 90 % e un’ossidazione dei solfuri quasi completa). Parallelamente, i ricercatori hanno progettato un reattore a ciclo discontinuo (SBR, Sequencing Batch Reactor) a fanghi granulari per eseguire una nitrificazione parziale, arricchendo selettivamente i batteri ossidanti l’ammoniaca e ottenendo rapporti di accumulo di nitriti superiori al 70 %. Una terza linea di bioreattori ha studiato la produzione di poliidrossialcanoati (PHA), precursori delle bioplastiche. Gli SBR hanno permesso di estrarre fino all’82 % del contenuto di polimeri intracellulari, dimostrando la capacità di recuperare prodotti di alto valore dalle acque reflue. «Per supportare e interpretare questi sviluppi dei bioreattori, abbiamo applicato strumenti avanzati di monitoraggio microbico e biologia molecolare, tra cui il metabarcoding e il sequenziamento del genoma completo», osserva Buguña. In tal modo, i ricercatori hanno potuto collegare le prestazioni del reattore con l’ecologia microbica e progettare e valutare piani di trattamento completi per due casi di studio industriali reali. I risultati sono stati tradotti dal laboratorio in una dimostrazione su scala pilota presso l’impianto di trattamento delle acque reflue Cuoiodepur, in Toscana, che combina la digestione anaerobica con la desolforazione del biogas. «Questo sistema, che è stato attivo per diversi mesi in condizioni reali, convalida la fattibilità di uno dei nuovi concetti di bioreattore di RECYCLES per il recupero delle risorse in ambienti industriali», osserva Buguña.
Supporto alle decisioni con tecnologie avanzate
Come osserva Buguña, il progetto RECYCLES ha prodotto diversi risultati importanti, ma due spiccano per il loro potenziale impatto nel prossimo futuro. Il primo è uno strumento di supporto alle decisioni che integra la modellazione dei processi a livello di impianto, la valutazione ambientale del ciclo di vita, il calcolo dei costi del ciclo di vita e il processo decisionale multicriterio in un unico quadro trasparente. «Questo strumento è stato completamente sviluppato, convalidato e applicato a casi di studio industriali reali, consentendo di confrontare configurazioni di trattamento complesse su basi tecniche, ambientali ed economiche», aggiunge Buguña. Il secondo risultato rilevante è la dimostrazione su scala pilota di un bioscrubber anossico, che è stato in grado di rimuovere quasi completamente l’idrogeno solforato dal biogas per migliorarne il potenziale. «Insieme, lo strumento di supporto alle decisioni e il bioscrubber anossico illustrano il duplice contributo di RECYCLES: uno strumento digitale che guida la progettazione e il processo decisionale ottimali per l’industria e una soluzione biotecnologica convalidata e scalabile che chiude i cicli dei materiali e aiuta il passaggio a treni di trattamento ad economia circolare», spiega Buguña.
Aiutare l’Europa a raggiungere un’economia più circolare
I risultati del progetto sostengono la transizione dell’Europa verso un’economia più circolare e dimostrano che i processi biologici possono trasformare i flussi di rifiuti in risorse preziose, riducendo al contempo la dipendenza dai prodotti chimici e dai trattamenti ad alta intensità energetica. «Diversi partner stanno già esplorando progetti di follow-up e collaborazioni industriali: questo interesse indica che esiste un percorso chiaro verso un’attuazione e una scalabilità ulteriore nel prossimo futuro», afferma Buguña.
