17/05/214 - GREEN BAT 2014 - Convegno TUTELARE LA RISORSA IDRICA: “SISTEMI DI GESTIONE E SALVAGUARDIA” - Intervento del Dott. Antonio LOPEZ, Dirigente di Ricerca del C.N.R. Puglia

1. MM
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Antonio Lopez
Responsabile IRSA-Bari
Green B.A.T.
Barletta - 17/5/2014
Istituto di Ricerca Sulle Acque
Le acque di scarico
da “Rifiuto”
a “Risorsa”

2. PREMESSA
Per controllare l’inquinamento idrico, le principali opzioni
implementabili sono:
 Contenere l’impiego di prodotti chimici e/o sostituirli con sostanze
meno inquinanti
 Modificare i processi produttivi implementando procedure di
risparmio idrico e riciclo di acqua e materie prime
 Rinunciare all’acqua come veicolo di smaltimento di rifiuti vari
 Depurare le acque reflue, ossia rimuovere gli inquinanti dai reflui
Ad oggi, comunque, la rimozione degli inquinanti dai reflui civili e/o
industriali mediante trattamenti di depurazione “end of pipe” si
conferma come l’opzione tecnologica prevalente.

3. Principali inquinanti presenti in reflui urbani→ (effetti):
INQUINANTI DI ORIGINE NATURALE:
Sostanze biodegradabili (C) →(riduzione O2 nei corpi idrici recettori)
Nutrienti (N,P,K) → (eutrofizzazione)
Microrganismi patogeni → (malattie infettive)

4. INQUINANTI SINTETICI: Tensioattivi, Metaboliti di Farmaci e
Droghe (Sregolatori Endocrini ) → (tossicità)

7. 5-2-2014. Presentato il rapporto Aqua Drugs al Policlinico. L'uso di droghe
dei Pugliesi tra i 15 e 19 anni è maggiore della media nazionale. I consumi di
cocaina, rilevati mediante lo studio Aqua Drugs nella città di Bari nel 2012
raddoppiano rispetto al 2011.

8. Reattore
Biologico
aria
SP SS
Problemi:
- elevati consumi energetici
- notevole produzione di fanghi
- dimensioni elevate
- produzione ed emissione di odori sgradevoli
- difficoltà ad aumentare la potenzialità a
parità di superficie
- efficienza limitata nel rimuovere “nuovi”
inquinanti recalcitranti
- emissioni di gas serra
Schema di un impianto convenzionale per il trattamento di
reflui civili
L’urlo di Eduard Munch (1983)

9. DA: RIMOZIONE DI INQUINANTI
A: RECUPERO DI SOSTANZE
ed ENERGIA
Depurazione dei reflui: il NUOVO PARADIGMA
IL recente forte aumento dei prezzi delle materie prime insieme alla crescente
preoccupazione per il depauperamento e/o esaurimento delle risorse naturali, ha
cambiato la ns percezione di rifiuto. La domanda "i rifiuti sono effettivamente
rifiuti?" deve porsi in ogni contesto produttivo. Nel caso di impianti di trattamento
di acque reflue, ciò ha causato una progressiva modifica dell’obiettivo della
depurazione stessa che da " rimozione inquinanti " è passato a "recupero di
risorse". In altre parole, i reflui non vengono più considerati come rifiuti ma
come fonte di sostanze e materie prime utili, energia ed acqua stessa.
La Primavera di Botticelli (1482)

10. Produzione di Energia (Metano = CH4)
PROCESSI AEROBICI vs PROCESSI ANAEROBICI
Per Ton COD rimosso AEROBICO ANAEROBICO
Produzione di
fango
400÷600 kg 20 ÷ 150 kg
Consumo di
energia
+ ≈ 1100 kwh - ≈ 3300 kwh
(perché si produce CH4)
Consumo di
nutrienti
Azoto
Fosforo
20 ÷ 25 kg
1,5 ÷ 2
1 ÷ ÷ 5 kg
0,5 ÷ 1
(COD) + O2 → CO2 (50% COD) + Fango (50% del COD) + H2O
(COD) → CH4 (60% COD) + CO2 (30% COD) + Fango (10% COD) + H2
Rifiuto organico
Rifiuto organico

11. Incremento mondiale dell’installazione di reattori
anaerobici nel periodo 1972-2006
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

12. A Lille (Francia)
Tutti i Bus pubblici sono alimentati a Metano
ottenuto tramite degradazione anaerobica di reflui e rifiuti

13. Digestione Anaerobica
Digestato
Biogas (CH4, CO2, ecc.)
Biomasse
Wastewater
FORSU
Residual crops
Manure
Valorizzazione di Biomasse

14. Biomasse
Wastewater
FORSU
Residual crops
Manure
Digestione Anaerobica
Digestato
Biogas (CH4, CO2, ecc.)
NH3, H2, CO2
Alcoli
VFA
Chetoni
Idrolisi
&
Acidogenesi
Metanogenesi
Valorizzazione di Biomasse

15. NH3, H2, CO2
Alcoli
VFA
Chetoni
Bio-Solventi
Biofuel gassosi
Idrogeno, Biohythane
Biofuel liquidi
Alcoli
Bioplastiche
PHA
Bio-Fine-Chemicals
Bio-Farmaceuticals

16. Idrossitirosolo
Antiossidante
Olio
Acque di
Vegetazione
PHA
Bio-Plastiche
Acque di
scarto
Valorizzazione Acque di Vegetazione
Produzione 2013
181 mila ton
2 Milioni di ton/a

17. Carburanti
Fanghi
Cellulosa
Emicellulosa
Lignina
Olio
Fibre
Conversione
Chimica
Biologica
Valorizzazione di fanghi provenienti
da impianti depurazione reflui urbani

18. La produzione di plastiche è oggi prevalentemente effettuata da
prodotti petroliferi. Il recupero ed il riciclaggio della plastica
interessa però al momento solo una frazione minore (≈20%) di
quella prodotta; per tale motivo da tempo si sta proponendo
l’impiego di plastiche biodegradabili, dalle proprietà simili a
quelle prodotte da substrati organici non derivati dal petrolio.
Queste plastiche si producono in sofisticati fermentatori sterili
utilizzando colture pure di batteri a partire da substrati
carboniosi pregiati (fatty acids). IL batterio (di origine naturale
o ingegnerizzato biochimicamente) in particolari condizioni
(Feast and Famine Process) accumula all’interno della cellula
elevate quantità di Poliidrossialcanoati (PHA) che vengono
poi estratte e recuperate.
Attualmente il costo delle bioplastiche è circa quattro volte
superiore a quelle derivate dal petrolio!
Tale costo può decisamente abbattersi, effettuando la
produzione di plastiche con biomasse miste (non pure),
quali i fanghi attivi, ed utilizzando come substrati prodotti di
risulta, quali scarichi concentrati e/o correnti carboniose ad
elevata concentrazione prodotte per fermentazione di fanghi
biologici primari o secondari. I costi si presentano
decisamente più contenuti sia per la disponibilità delle materie di
base sia per la possibilità di non dover operare in condizioni
di stretta sterilità.
5 µm
I
III
II
Produzione di plastiche biodegradabili dai fanghi di depurazione
Inclusioni di PHA all’interno
di batteri evidenziate con
colorazione e microscopia
in epifluorescenza)

19. Produzione di biodiesel da diversi tipi di fanghi
I valori riportati rappresentano le percentuali di biodiesel ottenute dai
diversi fanghi adoperati (percentuali riferite ai solidi totali)

20. Riduzione dei depositi naturali di FOSFORO nei prossimi anni
assumendo un incremento della popolazione mondiale del 2, 2,5 o 3%

21. NH4
+
NH4
+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Na+
PO4
-3
Na+
NH4
+ PO4
-3
Cl-
Na+ PO4
-3
Na+
PO4
-3
PO4
-3
Mg+2
MgNH4PO4
Rimozione e
Recupero di
Azoto (N) e
Fosforo (P)
Processo
RIM-NUT
← MAGAMP

22. Sacchi di fertilizzante (MAGAMP) prodotti con il processo RIM-NUT
dal CNR-IRSA presso il depuratore Municipale di Bari-Ovest (1982!)
Confezioni di MAGAMP in commercio

23. Produzione di Elettricità
MICROBIAL FUEL CELLS (MFC)

24. MFC
Impianto attualmente in funzione presso la birreria Foster
a Yatala Queensland, S. Australia.
(12 Moduli - L’altezza di ogni modulo è 3 m)

25. RECUPERO DI CALORE
da reflui fognari per riscaldamento domestico
Oslo – Norvegia
Geotermia

26. 497
496
287
144
112
67
57
39
35
30
31
25
5
13
16
12
8
5
7
8
7
5
5
3
4
4
2
2
1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Spain
ItalyBulgaria
TurkeyGermany
FrancePortugal
Greece
PolandBelgiumRomania
UK
Cyprus
Crete
MaltaNetherlandsHungaryDenmarkLithuania
CzechRepublic
AustriaSwedenSwitzerland
Norway
Estonia
FinlandSlovenia
SlovakRepublic
Ireland
LatviaLuxembourg
Reusedwastewater[Mm³/a]
Status year 2000
Scenario II - water availability invariant
1261
RIUSO DEI REFLUI DEPURATI
Previsioni di incremento delle pratiche di Riuso dei Reflui
trattati al 2025 (www.aquarec.org)
2025

27. 25
Riuso in torri di raffreddamento
(Tampa-Florida-USA)
Riuso per lavaggio veicoli
(Tokyo-Japan)
Riuso nei WC di grattacieli
(Tokyo-Japan)
Riusi Ricreazionali: corso d’acqua artificiale
(Tokyo-Japan)
VARI RIUSI

28. Vista del fiume prima (Sx) e dopo (Dx)
Riuso per Recupero Ambientale
Recupero Ambientale del fiume Meguro (Japan)

29. PIANO DI TUTELA DELLE ACQUE
- STIMA DELLE PRESSIONI QUANTITATIVE SULLE RISORSE IDRICHE -
53%
10%
37%
RIPARTIZIONE DEI CONSUMI IDRICI DEI COMPARTI PER FONTI DI APPROVVIGIONAMENTO
POTABILE INDUSTRIALE IRRIGUO
POTABILE
546 Mmc
INDUSTRIALE
142 Mmc
IRRIGUO
812 Mmc

30. PUGLIA: localizzazione impianti di depurazione reflui

32. filtration
disinfection
sedimentation
Rapid mix
Secondary
effluent
flocculation
reuse
storage
Membrane
ultrafiltration
Schema di trattamento convenzionale per il
raggiungimento dei limiti di qualità fissati per il riuso in
agricoltura dei reflui municipali

33. Campo di finocchi irrigati con acque provenienti dal depuratore
di CERIGNOLA (FG) filtrate su membrane

34. Singapore
Acqua potabile prodotta
da reflui urbani mediante
Osmosi Inversa
(dal 2001)
SE ANCORA AVESSIMO DEI DUBBI
RIUSO DIRETTO A FINI POTABILI
Los Angeles
WWTP

35. GRAZIE
PER
L’ATTENZIONE