Le acque reflue non sono soltanto un flusso di scarti organici e residui domestici: al loro interno si nascondono materie prime preziose come azoto e composti organici del carbonio. Recuperarle significa ridurre l’impatto ambientale e generare nuove risorse per l’industria e l’agricoltura. È l’obiettivo del progetto KoalAplan, che vede coinvolti ricercatori di diverse discipline presso l’impianto sperimentale dell’Università di Stoccarda a Büsnau. Qui è stata installata una biorefinery pilota, operativa per oltre sei mesi nel 2024, con l’obiettivo di testare in condizioni reali la possibilità di trasformare i reflui urbani in materie prime secondarie.
Azoto recuperato e non disperso
Tradizionalmente, negli impianti di depurazione i composti azotati vengono eliminati per via biologica, trasformandosi in azoto gassoso che si disperde in atmosfera contribuendo all’effetto serra. KoalAplan propone un approccio diverso: l’azoto viene recuperato fisicamente, grazie a filtri a zeolite o a sistemi di scambio ionico, producendo una soluzione concentrata di ammonio. Questo può essere riutilizzato come fertilizzante azotato in agricoltura, evitando sprechi e chiudendo il ciclo delle risorse.
Dai fanghi agli acidi organici
Un altro fronte di ricerca riguarda i solidi separati nelle prime fasi della depurazione, solitamente destinati a digestione anaerobica con produzione di metano. Nella biorefinery pilota, invece, i fanghi vengono sottoposti a fermentazione oscura, processo che si arresta alla produzione di acidi organici a catena corta. Da qui si ottiene un idrolizzato ricco di sostanze come acido acetico, propionico e butirrico, utilizzabile per diverse applicazioni: dalla produzione di idrogeno fino alla sintesi di bioplastiche PHAs (poliidrossialcanoati).
Biopolimeri flessibili e biodegradabili
Il team del Fraunhofer IGB, guidato dal ricercatore Pravesh Tamang, ha utilizzato l’idrolizzato come substrato per la produzione di PHBV, un copolimero della famiglia delle bioplastiche PHAs. Grazie a un innovativo sistema di fermentazione con filtrazione a flusso incrociato, i batteri sono stati in grado di convertire il 97% del carbonio contenuto negli acidi organici in biomassa e biopolimeri. Il PHBV così ottenuto si distingue per le migliori proprietà meccaniche rispetto ai tradizionali polimeri biodegradabili: maggiore flessibilità, minore cristallinità e più versatilità d’uso.
Le prospettive applicative sono ampie: imballaggi monouso, film agricoli per pacciamatura, rivestimenti bio-based per tessuti, dispositivi medicali e persino impianti biocompatibili. I prossimi passi della ricerca puntano a ottimizzare la fermentazione per ottenere PHBV con concentrazioni ancora più elevate di 3-idrossivalerato, migliorando ulteriormente le proprietà del materiale.
Contributo alla neutralità climatica
Il recupero di materia dalle acque reflue non solo riduce l’emissione di CO₂ tipica dei processi convenzionali, ma permette anche di sostituire prodotti derivati dal petrolio con alternative rinnovabili e biodegradabili. In questa visione, i depuratori di domani non saranno più semplici impianti di trattamento, ma vere e proprie fabbriche circolari di risorse, capaci di contribuire in modo significativo alla neutralità climatica.
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