La purificazione dell'acqua in un moderno impianto di trattamento delle acque reflue urbane comporta la rimozione di sostanze chimiche indesiderate, solidi sospesi e gas dall'acqua contaminata. arhendrix / Shutterstock.com
Il mio team ha scoperto un altro uso per i forni a microonde che ti sorprenderà.
I biosolidi - principalmente batteri morti - provenienti da piante fognarie vengono solitamente scaricati in discariche. Tuttavia, sono ricchi di sostanze nutritive e possono essere potenzialmente utilizzati come fertilizzanti. Ma gli agricoltori non possono semplicemente sostituire i normali fertilizzanti che usano sul suolo agricolo con questi biosolidi. Il motivo è che sono spesso contaminati da metalli pesanti tossici come arsenico, piombo, mercurio e cadmio dell'industria. Ma scaricarli nelle discariche sta sprecando risorse preziose. Allora, qual è la soluzione?
Sono un ingegnere ambientale e un esperto nel trattamento delle acque reflue. I miei colleghi e io abbiamo capito come trattare questi biosolidi e rimuovere i metalli pesanti in modo che possano essere tranquillamente utilizzati come fertilizzanti.
Come gli impianti di trattamento puliscono le acque reflue
Le acque reflue contengono rifiuti organici come proteine, carboidrati, grassi, oli e urea, che sono derivati dal cibo e dai rifiuti umani che scarichiamo nei lavandini della cucina e nei servizi igienici. All'interno degli impianti di trattamento, i batteri decompongono questi materiali organici, pulendo l'acqua che viene poi scaricata in fiumi, laghi o oceani.
I batteri non fanno il lavoro per niente. Beneficiano di questo processo moltiplicandosi man mano che consumano rifiuti umani. Una volta rimossa l'acqua dai rifiuti, ciò che rimane è un solido grumo di batteri chiamato biosolidi.
Ciò è complicato dal fatto che gli impianti di trattamento delle acque reflue accettano non solo le acque reflue residenziali ma anche le acque reflue industriali, incluso il liquido che fuoriesce dai rifiuti solidi nelle discariche - chiamato percolato - che è contaminato da metalli tossici come arsenico, piombo, mercurio e cadmio. Durante il processo di trattamento delle acque reflue, i metalli pesanti vengono attratti dai batteri e si accumulano sulle loro superfici.
Se gli agricoltori applicano i biosolidi in questa fase, questi metalli si separeranno dai biosolidi e contamineranno la coltura per il consumo umano. Ma rimuovere i metalli pesanti non è facile perché i legami chimici tra metalli pesanti e biosolidi sono molto forti.
Gang Chen forniera alcuni biosolidi, separando il materiale organico dai metalli tossici. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
I rifiuti di microonde rilasciano metalli pesanti
Convenzionalmente, questi metalli vengono rimossi dai biosolidi usando metodi chimici che coinvolgono acidi, ma questo è costoso e genera rifiuti più pericolosi. Questo è stato praticato su piccola scala in alcuni campi agricoli.
Dopo un attento calcolo del fabbisogno energetico per liberare i metalli pesanti dai batteri attaccati, ho cercato tutte le possibili fonti energetiche che possono fornire quanto basta per rompere i legami ma non troppo per distruggere i nutrienti nei biosolidi. Fu allora che notai per caso il forno a microonde nella mia cucina di casa e cominciai a chiedermi se il microonde fosse la soluzione.
Il mio team e io abbiamo testato se il microonde dei biosolidi avrebbe spezzato i legami tra metalli pesanti e cellule batteriche. Abbiamo scoperto che era efficiente ed ecologico. Il lavoro è stato pubblicato nel Journal of Cleaner Production. Questo concetto può essere adattato a una scala industriale usando onde elettromagnetiche per produrre le microonde.
Questa è una soluzione che dovrebbe essere utile per molte persone. Ad esempio, i gestori degli impianti di trattamento delle acque reflue potrebbero potenzialmente guadagnare entrate vendendo i biosolidi invece di pagare le tasse di smaltimento per il materiale da scaricare nelle discariche.
Biosolidi dopo la raccolta da un impianto di trattamento dei rifiuti. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
È una strategia migliore per l'ambiente perché quando i biosolidi vengono depositati in discarica, i metalli pesanti penetrano nel percolato di discarica, che viene quindi trattato negli impianti di trattamento delle acque reflue. I metalli pesanti si spostano così tra gli impianti di trattamento delle acque reflue e le discariche in un ciclo infinito. Questa ricerca interrompe questo ciclo separando i metalli pesanti dai biosolidi e recuperandoli. Gli agricoltori trarrebbero inoltre vantaggio da fertilizzanti organici a basso costo che potrebbero sostituire quelli chimici sintetici, conservando risorse preziose e proteggendo l'ecosistema.
È questa la fine? Non ancora. Finora possiamo rimuovere solo il 50% di metalli pesanti, ma speriamo di spostarlo sull'80% con progetti sperimentali migliorati. Il mio team sta attualmente conducendo piccoli esperimenti di laboratorio e sul campo per scoprire se la nostra nuova strategia funzionerà su larga scala.
Una lezione che vorrei condividere con tutti: sii attento. Per qualsiasi problema, la soluzione potrebbe essere proprio intorno a te, a casa, in ufficio, anche negli elettrodomestici che stai utilizzando.
L'autore
Gang Chen, professore di ingegneria civile e ambientale, FAMU-FSU Collegio di Ingegneria
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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