Reflui caseari: depurazione e bioplastiche Esperienze in corso e prospettive

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1 Reflui caseari: depurazione e bioplastiche Esperienze in corso e prospettive Valeria Mezzanotte Dipartimento di Scienze dell Ambiente e della Terra Università degli Studi di Milano Bicocca Progetto finanziato da: Rivolta d Adda, 16 settembre 2019

2 TRATTAMENTO REFLUO CASEARIO L azienda casearia si trova a Cazzago S. Martino (BS) (1660 t capacità di stoccaggio): Riciclo di prodotti nobili come lattosio e caseine tramite: Osmosi inversa, Ultrafiltrazione Evaporazione EQUALIZZAZIONE DELLE ACQUE DI LAVAGGIO DI PROCESSO

3 Obiettivo del lavoro Testare la possibilità di usare un trattamento a basso costo, basato su alghe/batteri, per trattare le acque di lavaggio di un industria lattiero casearia. Valutare la rimozione di nutrienti (azoto e fosforo) e di COD. Valutare i possibili percorsi per la valorizzazione della biomassa di origine algale

4 AAS IC ICP Caratteristiche chimico-fisiche del refluo ph EC µs/cm Torbidità SST g/l SSV g/l N tot N-NO 3 N-NO 2 N-NH4 P tot 7, ,18 0, ,3 0, COD K Mg Ca Si Fe Na K [ppm] Zn Mn Mo Al , ,0 0,0 0,0 0,0 Cr µg/l Ni µg/l Pb µg/l Cu µg/l Cd µg/l 1,0 5,7 0,0 23 0,1 Cl - SO 4 -- SO ,0 0,0 0,0 Rapporto molare N/P= 4

5 TRATTAMENTO ACQUE DI LAVAGGIO Piano sperimentale 1. Valutazione dei ceppi più idonei tra: Chlorella sp., Scenedesmus acuminatus, Scenedesmus obliquus, Arthrospira platensis (Spirulina) Popolazione mista composta da Chlorella, Chlamydomonas and Scenedesmus spp. Scenedesmus acuminatus (SA), Popolazione Mista (PM) 2. Test in laboratorio in semibatch (70 gg) 2.5 L volume coltura Ciclo luce/buio: 12h/12h ( 100 µmol m-2 s-1) HRT: 7 giorni Aggiunta di CO2 per il controllo del ph (fissato a 7.5)

6 RISULTATI: crescita algale 2,5 2,0 SST [g/l] 4,E+07 Conte [cell/ml] SA tot PM tot 1,5 1,0 0,5 3,E+07 2,E+07 1,E+07 1,E Giorni , ,0 2,5 2,0 1,5 Assorbanza Giorni a 680 nm 1,0 0,5 0, Giorni

7 RISULTATI: rimozione nutrienti e COD COD [] 50 N totale [] SA Giorni 10 PM P totale [] Giorni Rimozione % in SA: N tot 89 NH 4 -N 98 P tot 70 COD 89 Rimozione % in PM: N tot 90 NH 4 -N 99 P tot 71 COD Giorni

8 RISULTATI: raccolta delle microalghe Tempo di sedimentazione T

9 Interazioni ALGHE/BATTERI N Organico Microalghe ~ 1.88 g CO 2 /g microalghe ~ 1.5 g O 2 /g microalghe O 2

10 RISULTATI: qualità dell effluente Parametro Effluente trattato con alghe Limiti italiani per scarico in acque superficiali (152/2006) Limiti italiani per scarico in fognatura (152/2006) ph COD () NH 4 -N () NO 3 -N () < NO 2 -N () < Tot P ()

11 Lavori in corso: come valorizzare la biomassa? Caratterizzazione della biomassa algale per il contenuto di proteine, carboidrati e lipidi in vista del suo possibile utilizzo nei mangimi animali e nell acquacoltura; Analisi del potenziale utilizzo della biomassa algale come substrato da cui estrarre molecole ad alto valore aggiunto; Misura del potenziale di produzione di biogas Produzione di bioplastiche

12 CARATTERIZZAZIONE BIOMASSA ALGALE SA PM Proteine (% s.s.) Grassi (% s.s.) 8 7 Carboidrati totali (% s.s) Polifenoli totali (% s.s) 1,11 0,95

13 PRODUZIONE DI BIOGAS DA BIOMASSA ALGALE

14 PRODUZIONE DI BIOGAS DA BIOMASSA ALGALE 1) Prove di Co-digestione microalgae con matrici ad alto contenuto di carbonio: -Siero di latte de-proteinato -Cellulosa ml biogas /g SV ml biogas /g SV Tempo [d] SL DP Biomassa algale + SL-DP Biomassa algale Tempo [d] Cellulosa Biomassa algale + Cellulosa Biomassa algale Obiettivo: Ottimizzare rapporto C/N della miscela 2) Prove di pre-trattamento Scopo: rottura della parete cellulare -termico -chimico -meccanico Sede riunione

15 g COD /L g COD /L PRODUZIONE DI BIOPLASTICHE (POLI-IDROSSI-ALCANOATI, PHA) 5 Fermentazione Microalghe VFA Precipitazione Struvite 5 Accumulo PHA Batteri PAO Estrazione PHA Tempo [d] Tempo [d] Acetico Propionico Isobutirrico Butirrico Isovalerico Valerico TOT Chlamydomonas sp. ph iniziale invariato F/M = 3 COD alghe_in = 10 g COD /L Scenedesmus sp. e Chlorella sp. ph iniziale = 11 F/M = 3 COD alghe_in = 10 g COD /L B A Contenuto di PHA: 0,12 g PHA /g ST Resa di conversione: 0,10 g PHA /g COD-VFA In corso: Prova di fermentazione in continuo C

16 GRAZIE PER L ATTENZIONE!