Utilizzo dei flussi di scarto di impianti di depurazione per lo sviluppo di biomassa algale destinata alla produzione di biogas

Nelle fasi iniziali della sperimentazione si è valutato che la collocazione più idonea di un trattamento con microalghe fosse a valle dei trattamenti terziari, in modo da sfruttare la posizione agevole per l’affinamento finale degli effluenti e per poter così ridurre ulteriormente le concentrazioni di azoto totale in uscita. Questa soluzione permetterebbe di rispettare le nuove normative ambientali in recepimento della Direttiva Nitrati, emanata dalla Comunità Europea (Direttiva 91/676/CEE).
La collocazione della produzione delle microalghe al termine della filiera dei trattamenti pone, però, alcuni aspetti critici:

- le microalghe prodotte andrebbero separate per rispettare i vincoli sullo scarico di solidi sospesi, COD e BOD5. Ciò richiede l’utilizzo di un sistema di separazione molto efficiente di queste dalla sospensione e, date le dimensioni microscopiche, l’unico sistema che garantirebbe un’acqua in uscita di qualità sarebbe una filtrazione terziaria. Tale processo risulta, però, molto dispendioso dal punto di vista energetico ed economico.
Utilizzando il surnatante in uscita dalla nastropressa come substrato per la crescita algale, si è valutata la possibilità di inserire l’unità di produzione delle microalghe a valle dell’unità di disidratazione dei fanghi.

La corrente in uscita dal fotobioreattore, contenente la biomassa prodotta, verrebbe poi inviata direttamente a monte dei trattamenti primari, senza necessitare di gravose operazioni di separazione meccanica. Buona parte della biomassa verrebbe così trattenuta dal sedimentatore primario, con un effetto sinergico sul processo di flocculazione, in modo tale da essere inviata, insieme ai fanghi primari, a digestione anaerobica. Nel caso di una grossa produzione di biomassa, sarebbe più opportuno realizzare un sistema di separazione dedicato.

I vantaggi derivanti da un’integrazione impiantistica di questo tipo potrebbero essere:
- Buona rimozione di azoto e fosforo dal chiarito e conseguente diminuzione dei carichi inquinanti inviati alla sezione di trattamento biologico;
- Fissaggio della CO2 prodotta dalla combustione del biogas, con produzione di biomassa particolata aggiuntiva da inviare a digestione anaerobica;
- Ottenimento di certificati verdi derivanti dalla produzione di energia rinnovabile.

Per rendere tale integrazione vantaggiosa anche dal punto di vista economico sarebbe necessario:
- Un significativo aumento della quantità di solidi inviati a digestione anaerobica ed un conseguente sensibile aumento della produzione di biogas;
- Ridurre al minimo la superficie occupata dall’unità di produzione delle microalghe, cercando di massimizzare la produzione realizzando uno speciale sistema di collettamento della luce in grado di sfruttare al massimo l’energia luminosa incidente. Pertanto, l’impianto di depurazione dovrà disporre di una superficie pianeggiante ed esposta al sole dove collocare i fotobioreattori.
- Massimizzare l’efficienza di trasferimento della CO2 nell’acqua, in modo tale da renderla disponibile per il metabolismo microalgale;
- Minimizzare i costi di trasferimento della CO2 dal gas esausto alla sospensione microalgale.