Una nuova speranza per il riciclo di fosfati dalle acque reflue da scolo

 FOTO: Ogni giorno, il primo stabilimento di recupero di fosfati rimuove la struvite, minerale di origine fosforosa, dalle acque reflue presenti, trasformandola in 50 kg (110 lbs.) di fertilizzante secco. Guadagnare grazie al materiale di scarto è qualcosa di nuovo per noi. I nostri costi operativi sono, inoltre, più bassi. Abbiamo, infatti, bisogno di meno energia e la quantità di materiale di scarto presente nelle acque da scolo è ridotto. Sembra troppo bello per essere vero,' afferma Claus Homann.
La sfida dei fosfati

L'approvvigionamento alimentare mondiale sta attraversando un futuro incerto. Le acque di scolo non potevano sicuramente apparire come qualcosa in grado di cambiare la situazione.

Grazie ad un processo di recupero innovativo in Danimarca i fosfati per uso agricolo possono ora essere estratti con successo dalle acque reflue. Questo permette di produrre fertilizzanti così puri da poter essere impiegati in agricoltura per la crescita di raccolti per uso umano.

Il fosforo è vitale per l'uomo, ma è comunque una risorsa limitata e per la quale non esiste un valido sostituto. I nostri corpi contengono all'incirca 800 grammi (1.8 libbre) della sostanza, mentre il secondo minerale più comune nei nostri sistemi è il calcio. Il fosforo si trova in ogni cellula e gioca un ruolo centrale per il metabolismo umano, per il sistema nervoso e per le nostre ossa. E' cruciale per le piante, poichè aiuta a convertire le altre sostanze in materia organica per la loro crescita.

Il 90% circa dei fosfati estratti a livello mondiale finiscono nei fertilizzanti per uso agricolo. La popolazione del pianeta per il 2050 raggiungerà i 9 miliardi di persone. Per questo motivo, è estremamente importante garantire quantitativi di fertilizzanti con fosfati.

I numeri esatti inerenti il quantitativo di fosfato a livello mondiale non sono chiari. L'argomento "Fosforo" è stato, negli ultimi anni,  trattato dagli esperti. Alcune persone dicono che l'approvigionamento globale diminuirà fra 50-100 anni e che la produzione raggiungerà il tetto limite nel 2030. Altri dicono che le riserve dureranno per diverse centinaia di anni. La United States Geological Survey stima che nel 2012 le riserve mondiali di roccia fosfatica (il fosfato è la forma inorganica del fosforo) si aggiravano intorno ai 67 miliardi di tonnelate, mentre la produzione dell'industria mineraria del 2012 è stata di 0.21 miliardi di tonnellate.

Proprio come l'OPEC controlla il 75% delle riserve petrolifere mondiali, il 90% della riserva mineraria di fosfati è nelle mani di pochi paesi: Algeria, Cina, Giordania, Marocco, Sud Africa, Siria e Stati Uniti. Il Marocco ed il Sahara Occidentale possiedono le riserve più importanti del mondo. Alcune parti del mondo, come L'Europa Occidentale e l'India, dipendono totalmente dalle importazioni.

Le acque reflue sono una fonte di fosforo

L'agricoltura ha sempre più bisogno di fosforo, mentre gli impianti di trattamento delle acque reflue devono rimuoverlo. La rimozione è necessaria per prevenire l'eutrofizzazione dei sistemi con acqua dolce. L'eccesso di elementi nutrizionali nell'acqua causa la crescita eccessiva di piante - tra queste, in particolar modo, le alghe. Come conseguenza di ciò, i batteri risultanti consumano quasi tutto l'ossigeno presente nell'acqua, togliendolo ai pesci e alla vita acquatica presente.

Il processo di rimozione presenta, però, alcuni problemi. I fosfati - ovvero sali contenenti fosforo - combinati con il magnesio e l'ammonio generano la struvite, una sostanza che causa intasamenti nelle tubazioni, nelle pompe e in altri dispositivi. Questo può portare a problematiche di distribuzione per quanto riguarda la produzione ed aumenta i costi di manutenzione.

Nel 2011, l'Aarhus Water Ltd, una società municipalizzata basata ad Aarhus, in Danimarca, ha deciso di risolvere la questione chiamando Grundfos e la società di consulenza Norconsult. La soluzione trovata è stata soprendente e soddisfacente - ha permesso di recuperare il fosforo e l'azoto dalle acque reflue utilizzando un reattore separato. Il reattore era necessario perchè la concentrazione di fosforo e di azoto era bassa all'interno del flusso principale delle acque reflue. Per aumentare il quantitativo, viene inviato un flusso laterale di acque reflue attraverso il reattore aggiungendo del magnesio. Il processo di precipitazione raffina il fosforo, eliminando i metalli pesanti e le sostanze nocive per l'ambiente. Il risultato è una sostanza granulare contenente fosforo, azoto e magnesio: un fertilizzante perfetto.

FOTO: Claus Homann, Chief Operating Officer di Aarhus Water, spiega come i reattori riescano a spargere quotidianamente 50 kg di fertilizzante di elevata qualità.

La tecnologia è ora impiegata in Danimarca nell'importante impianto di recupero di fosforo, inaugurato dalla Aarhus Water ad Aaby nel Novembre del 2013. L'operazione produce circa 50 chilogrammi di fosforo ogni giorno.

"Per noi è una novità poter guadagnare sugli scarti prodotti," ci spiega Claus Homann, COO di Aarhus Water. "Allo stesso tempo, i nostri costi operativi sono più bassi, abbiamo bisogno di meno energia ed il quantitatitvo delle acque di scolo è ridotto. Sembra troppo bello per essere vero."

Un recupero commercialmente fattibile

La tecnologia per il recupero di fosforo esiste dagli anni 80 ma non è stata brevettata, afferma Per Krøyer Kristensen, business development manager presso Grundfos. "Ora la costruzione di impianti di recupero è commercialmente fattibile," ci spiega. "Il prezzo del fosforo è aumentato ed esiste un orientamento generale a livello globale in merito all'efficienza energetica e all'utilizzo dei nutrienti."

Per permettere al progetto di Aarhus di funzionare, Grundfos ha inoltre fornito sette pompe SEV per acque reflue, sei pompe dosatrici DME 375 ed un'unità mixer Type KD per il cloruro di magnesio.

La Danimarca deve importare 11,000 tonnellate di fosforo per uso agricolo. Kristensen afferma però che grazie agli impianti di recupero tutto questo può cambiare. "Se i 50 impianti per il trattamento dell'acqua in Danimarca dovessero installare sistemi di recupero di questo genere, si potrebbero produrre 3,000 tonnellate di fertilizzante all'anno, ovvero il 25% del quantitativo importato," ci spiega.

Esiste inoltre un ulteriore beneficio nel separare il fosforo dalle acque di scolo presenti nelle acque reflue. Le acque di scolo sono normalmente distribuite ai fattori che le utilizzano nei campi. Le acque di scolo, però, non sono igieniche e risultano potenzialmente nocive per alcuni tipi di raccolti e possono solo essere utilizzate per campi agricoli adibiti ad agricoltura per consumo animale e non umano.
Oltre a questo, il fosforo che si trova all'interno delle acque di scolo si aggrega al ferro e ai sali di alluminio, rendendo difficoltoso l'assorbimento del fosforo da parte delle piante.

Il nuovo sistema di recupero permette di incrementare il giro di affari per la Aarhus Water. I costi funzionali più bassi insieme all'incremento delle vendite di fertilizzanti significa che l'investimento potrà essere pagato in meno di sette anni. Kristensen spiega che questo permette a Grundfos e alla Norconsult di incrementare il proprio giro di affari.

"Il secondo impianto è già in costruzione, ma questa volta per la Herning Water, un'altra società municipalizzata danese. Siamo inoltre nella fase di creazione di creare nuove partnership per il settore vendite nel resto dell'Europa," ci spiega.

Clicca qui per ricevere ulteriori informazioni sui sistemi di trattamento delle acque reflue di Grundfos.

FOTO: Ida Auken, ex-Ministro per l'Ambiente danese, inaugura l'impianto di recupero di fosforo ad Aarhus, in Danimarca, nel Novembre del 2013.

Qualche informazione sulla Aarhus Water

L'Aarhus Water gestisce l'acqua piovana, la produzione e la distribuzione di acqua potabile, il trasporto ed il trattamento delle acque reflue, svuotando i serbatoii privati e garantendo un ciclo idrico ben equilibrato e sano. Gestisce più di 30 milioni di m3 (7.9 miliardi di US galloni) di acque reflue ogni anno.





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