Scarti organici, una soluzione europea per recuperare nutrienti

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Francesco Natta, titolare dell’azienda “Acqua e Sole”

La filiera agroalimentare mondiale si trova di fronte ad una doppia sfida: individuare nuove fonti di approvvigionamento per i nutrienti necessari alla produzione agricola e ridurre l’impatto ambientale causato dal loro utilizzo. Un team di ricercatori europei sta mettendo a punto nuove soluzioni che agirebbero contemporaneamente su entrambi i fronti.

I ricercatori lo chiamano P-Paradox, “Paradosso del fosforo”.  In tema di gestione delle risorse naturali, infatti, il fosforo rappresenta una doppia fonte di preoccupazione ma per motivi sostanzialmente opposti. Da un lato c’è la sua importanza per il sistema alimentare del pianeta: il fosforo è considerato insostituibile nella produzione alimentare e il suo ruolo in agricoltura lo ha reso “una risorsa critica per la bioeconomia e la sicurezza alimentare”, come hanno scritto recentemente alcuni ricercatori della Royal Swedish Academy of Sciences.

Per questo motivo, le stime che indicano il superamento del picco di disponibilità di questo elemento sono state motivo di notevole apprensione a livello globale e hanno dato il via a numerosi studi sul tema. La situazione in Unione Europea, tra l’altro, è particolarmente delicata dato che metà del fosforo utilizzato in agricoltura è derivato da fonti non rinnovabili. Dall’altro lato, e qui sta il paradosso, a fianco di questo problema di scarsità vi è un problema di sovrabbondanza.

I corsi d’acqua e i bacini di tutto il mondo, infatti, risultano altamente inquinati dal fosforo che proviene dal dilavamento dei fertilizzanti da terreni coltivati, dalle acque domestiche e dalle stesse attività di estrazione di fosforo dalle rocce. Questo provoca il fenomeno noto come eutrofizzazione che causa una significativa riduzione dell’ossigeno a disposizione per la vita acquatica. Fenomeno diffuso da non sottovalutare. Secondo uno studio pubblicato a fine 2017 su “Water Resources Resarch”, i bacini in cui il carico di fosforo supera la capacità di assimilazione del corpo d’acqua coprono complessivamente il 38% del territorio mondiale e ospitano il 90% della popolazione globale.

E il fosforo non è l’unico nutriente che desta preoccupazione: anche l’azoto, ad esempio, è tra principali cause di eutrofizzazione delle acque e, in Unione Europea, metà dell’azoto utilizzato in agricoltura viene prodotto consumando enormi quantità di combustibili fossili. A rendere ancor più insensata la situazione, si aggiunge il fatto che, nell’attuale sistema europeo, buona parte dei nutrienti (compresi fosforo e azoto) ancora presenti nei rifiuti organici e negli scarti agroalimentari viene sprecata a causa di una inefficiente gestione che si affida a incenerimento, smaltimento o dispersione nell’ambiente. Ribilanciare la situazione è comunque possibile.

Attraverso il recupero di fosforo, azoto e altri elementi dagli scarti organici si assolverebbe la doppia funzione di reperire una “nuova” fonte di nutrienti e di alleggerire il carico dei reflui limitando l’impatto sull’ambiente. Da questi presupposti nasce “Systemic”, un progetto europeo che mira a sviluppare nuove soluzioni per recuperare fosforo, azoto e potassio dai rifiuti organici e riutilizzarli nella produzione di fertilizzanti e ammendanti. Il progetto è iniziato nel 2017 con un finanziamento di quasi 8 milioni di euro dal programma di ricerca e innovazione dell’Unione Europea “Horizon2020” e durerà cinque anni.

Il consorzio, costituito da 15 partner di 7 paesi europei, attiverà 5 impianti pilota per dimostrare la sostenibilità (anche economica) di queste soluzioni. Uno di questi impianti si trova in Italia, a Vellezzo Bellini (PV), in un’area dedicata alla coltivazioni di cereali, soprattutto riso, e già si occupa del recupero di azoto da scarti agro-industriali e fanghi di depurazione. Al momento i rifiuti, sottoposti a processi di digestione anaerobica, producono solfato di ammonio (fonte di azoto), biogas, fertilizzanti e ammendanti. La sperimentazione vedrà impegnati i due partner italiani (l’Università di Milano e l’azienda “Acqua e Sole”, proprietaria dell’impianto) nel tentativo di perfezionare i processi in atto e migliorare sia i livelli di recupero dell’azoto sia le caratteristiche organolettiche del digestato.

In particolare verranno testati due prodotti organici evoluti: un fertilizzante con una concentrazione di nutrienti che risponda alle richieste dei produttori di riso e un ammendante arricchito con rizobatteri promotori di crescita per le piante. Sebbene il suolo in Italia sia spesso povero di carbonio, infatti, l’uso di prodotti di arricchimento è limitato dalle restrizioni sull’impiego di azoto in terreni agricoli. In questo contesto, la realizzazione di miscele organiche a basso contenuto di azoto rappresenta una valida soluzione. La dimostrazione che questi prodotti sono privi di contaminanti e di agenti patogeni migliorerà, secondo i ricercatori, anche l’immagine dei biorifiuti, ora oggetto di una certa diffidenza da parte degli operatori. A spiegarci come si svolgerà la sperimentazione è Francesco Natta, titolare dell’azienda “Acqua e Sole”.

Il vostro impianto recupera già azoto sotto forma di ammoniaca: che miglioramenti state sperimentando? Il Centro per il Recupero degli Elementi Nutritivi di Vellezzo Bellini recupera azoto sotto forma ammoniacale con contestuale produzione di solfato ammonico. L’ammoniaca è rimossa a caldo in corrente di biogas grazie ad uno scambiatore a film sottile (TFE – Thin Film Evaporator). Com’è noto, la tecnologia a film sottile è molto sensibile alla temperatura: i fondi del progetto SYSTEMIC consentiranno di migliorare il sistema già presente, con l’obiettivo di lavorare a temperature maggiori e recuperare di conseguenza più azoto ammoniacale.

Quali saranno i vantaggi del sistema che state sviluppando all’interno del progetto? L’upgrade della tecnologia di rimozione dell’ammoniaca ha il target di migliorare le caratteristiche agronomiche del digestato: una riduzione della concentrazione di azoto ammoniacale nel fertilizzante organico permette di aumentare la sostanza organica e l’azoto organico apportati al suolo, stimolando di conseguenza la fertilità biologica dei terreni stessi e garantendo la fertilizzazione durante l’intero ciclo colturale.

L’azoto recuperato potrebbe avere altre applicazioni oltre alla produzione di fertilizzanti? L’azoto ammoniacale recuperato sotto forma di solfato ammonico potrebbe essere utilizzato, ad esempio, come alimento per le microalghe, oppure come materia prima in alcuni processi industriali.

Questa soluzione potrebbe essere applicata anche agli scarti dell’industria alimentare? Gli scarti dell’industria agroalimentare possono essere recuperati presso il Centro per il Recupero degli Elementi Nutritivi, l’operazione è già svolta regolarmente. Il recupero degli scarti alimentari è molto importante poiché contengono un livello pressoché nullo di sostanze possibilmente inquinanti.

Il grado di maturità della tecnologia (TRL – Technology readiness level) è indicato come TRL7 ovvero “prototipo dimostrativo in ambiente operativo”. AL termine del progetto la soluzione sarà applicabile a livello industriale? La tecnologia di recupero dell’ammoniaca sviluppata presso il Centro per il Recupero degli Elementi Nutritivi è sottoposta a brevetto ed è già applicabile in altri impianti simili al nostro.

Potrebbe in futuro essere adattata per recuperare altre sostanze dagli scarti? La propensione ad applicare i principi dell’Economia Circolare alla quotidianità ci sta portando a pensare di sviluppare nuove tecnologie per recuperare altri elementi nutritivi dalle matrici organiche considerate rifiuto. Ad esempio, il fosforo non è un elemento rinnovabile e le scorte mondiali sono in via di esaurimento: in futuro il recupero del fosforo diverrà sempre più importante.

 

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