Biodiesel dalla depurazione delle acque di fogna utilizzando le microalghe

Biodiesel dalla depurazione delle acque di fogna utilizzando le microalghe

Venerdì 01 Marzo 2013 23:55
bioreattore alghe 1
Passa alla fase sperimentale la tecnologia sviluppata dal Dipartimento di ingegneria chimica dell’Università di Padova in collaborazione con la padovana Eco-Management

Ricavare biodiesel dalla depurazione delle acque a bilancio zero di CO2: questo l’obiettivo della sperimentazione della durata di un anno che inizierà in questi giorni fra il Dipartimento di princìpi e impianti di ingegneria chimica (DIPIC) dell’Università di Padova e la padovana Eco-Management, società del vicentino Gruppo Ethan specializzata in innovazione nel campo della gestione ambientale.

La sperimentazione avrà come protagonista le micro alghe (in particolare la Chlorella Protothecoides) che hanno la caratteristica di contenere un alto contenuto di lipidi, sostanze utilizzabili per la produzione di biodiesel.

I vantaggi rispetto alle piante non acquatiche, colza in testa, sono elevati, tra cui la velocità di crescita delle microalghe rispetto alla piante terrestri che può essere anche dieci volte superiore. Una crescita rapida che porta con sé un altro vantaggio molto utile per l’ambiente: le microalghe necessitano di nutrirsi con composti organici che spesso rappresentano un problema di smaltimento come, per esempio, le acque reflue. In altre parole, la produzione di biodiesel ha come effetto collaterale positivo la depurazione delle acque che vengono loro somministrate. Il tutto sempre a bilancio zero di CO2.

“Date queste caratteristiche riteniamo che la coltivazione di alghe rappresenti la tipologia di biomasse con le maggiori possibilità di sviluppo – sostiene l’ing. Luca Vecchiato, responsabile ambientale di Eco-Management – e la produzione di biodiesel con la depurazione delle acque reflue rappresentano inoltre solo alcune delle possibilità industriali che le microalghe offrono, accanto alla produzione di principi chimici e nutritivi pregiati. Si tratta quindi di un filone chimico, tecnologico ed industriale sul quale è necessario puntare”.

UniPD alghe alberto bertucco con borsista 1

Il processo che dalla fase teorica passa a quello sperimentale su piccola scala è stato individuato a partire dal 2009 quando il prof. Alberto Bertucco del Dipartimento di ingegneria industriale, in collaborazione con il prof. Giorgio Giacometti del Dipartimento di biologia dell’ateneo patavino, ha avviato un progetto di ricerca finalizzato allo sviluppo di una tecnologia per la produzione di olio vegetale da microalghe coltivate in un fotobioreattore di nuova concezione, che possa essere applicato a livello industriale. Le microalghe sono organismi monocellulari che sfruttano il processo fotosintetico in modo molto più efficiente e crescono a velocità molto superiori alle piante vegetali terrestri. Assicurano un elevato grado di sostenibilità ambientale, in quanto non impegnano terreno agricolo, non entrano in competizione con la produzione di alimenti, non utilizzano anidride carbonica (CO2) come fonte di carbonio per la crescita, fissando in composti solidi circa 2 kg di CO2 per kg di alga secca prodotta. Inoltre, possono ricavare gli altri nutrienti necessari (essenzialmente composti dell’azoto e del fosforo) direttamente da acque reflue. Si tratta di un argomento di ricerca applicata, oltre che fondamentale, di massima attualità e di grande rilevanza tecnico-economica, visto che la ditta Sapphire Energy di San Diego (CA, USA) ha da poco annunciato di aver completato in luglio 2012 un primo impianto industriale per la produzione di microalghe, delle dimensioni di 130 ettari, in corso di avviamento.

Dal 23 al 27 settembre 2012 il prof. Bertucco ha partecipato al 6th Algae Biomass Summit, tenutosi a Denver (CO, USA), dove sono convenuti circa 800 esperti di tutto il mondo per fare il punto sulle prospettive di sfruttamento industriale delle microalghe nei vari settori tecnologici e merceologici (biocarburanti, depurazione delle acque reflue, cattura della CO2, industria alimentare, industria farmaceutica e cosmetica,…), e tracciarne un percorso di potenziale sviluppo nei prossimi 10 anni. In questi 4 anni il gruppo di ricerca di Bertucco e Giacometti ha allestito un laboratorio sperimentale dotato di tutte le apparecchiature necessarie allo sviluppo di processi basati sulle microalghe, che includono la selezione del ceppo algale ottimale, la misura delle velocità di crescita in funzione delle variabili operative, la misura del contenuto di oli, la costruzione di fotobioreattori da laboratorio con differenti geometrie, nonché la progettazione di un impianto pilota che sarà costruito nei prossimi mesi. Oltre a Bertucco e Giacometti, il gruppo comprende attualmente due professori associati, un assegnista la cui borsa terminerà a fine 2012, due dottorandi finanziati con fondi esterni e otto studenti di laurea magistrale (6 in ingegneria chimica e 2 in biotecnologie industriali). Il lavoro svolto fino ad ora ha consentito di pubblicare 4 lavori su riviste internazionali ISI, mentre altri 2 lavori sono in fase di valutazione. La richiesta di un “assegno di ricerca” per questo progetto rientra pienamente negli scopi del DGR n. 1686 e consente di dare continuità alle attività di ricerca intraprese. Il progetto di ricerca a cui si riferisce questo intervento riguarda la possibilità di sviluppare un fotobioreattore per la crescita di microalghe in cui vengono usate acque reflue di fognatura urbana, sia tal quali sia parzialmente depurate, al fine di integrare gli attuali impianti di depurazione biologica a fanghi attivi con un sistema per l’abbattimento di azoto e fosforo di nuova concezione. L’obiettivo di questa integrazione è anche di tipo energetico, per dimostrare che lo sfruttamento della biomassa algale prodotta consente di abbassare il fabbisogno energetico complessivo dell’impianto di depurazione, fino a renderlo energeticamente autosufficiente.

Sulla base dei lavori di Lundquist (ad es: Lundquist et al., 2011, Algal biofuels from wastewater treatment high rate algal ponds. Water Science and Technology, 63 , 660-665), le ricerche applicate per verificare la possibilità effettiva di impiegare anche microalghe negli impianti di depurazione dei reflui hanno avuto un impulso straordinario, concentrato negli ultimi due anni. Ne è prova anche il fatto che, durante il 6th Algae Biomass Summit, tenutosi a Denver (CO, USA) nel settembre 2012, il 30% circa delle comunicazioni di tipo scientifico riguardava argomenti connessi a questo tema. E’ facile prevedere che tutto il lavoro di ricerca in atto possa avere ricadute in tempi brevi nella pratica industriale, con ovvi benefici non solo per l’azienda partner del progetto, che già opera anche nel settore della depurazione e della bonifica e che è pronta a collaborare e recepire le innovazioni scientifico-tecnologiche consentite dall’impiego delle microalghe, ma anche per le opportunità occupazionali del destinatario dell’Assegno, che potrà vantare un’esperienza specifica pressoché unica nella pratica delle coltivazioni microalgali applicate alla depurazione di acque reflue.

 

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