ATS (Algal Turf Scrubbing) – Utilizzo delle alghe per la depurazione delle acque 1


Il termine ATS (Algal Turf Scrubbing), identifica  un sistema ingegnerizzato che tramite lo scorrimento  delle acque su superfici galleggianti, permette lo sviluppo naturale di alghe filamentose. Con questo trattamento è stato dimostrato come si possano  depurare , corsi d’acqua, zone costiere,  bacini idrici e grandi impianti di acquacoltura, migliorando la qualità dell’acqua negli ecosistemi acquatici degradati.

15 Alghe TURF in natura su corsi d'acqua dolce

Figura 1. Corso d’acqua con intensa formazione di Turf

 

Le alghe acquatiche hanno maggiore potenziale fotosintetico a livello trofico rispetto alle piante terrestri e sono anche in grado di utilizzare l’energia solare per facilitare la rimozione dei nutrienti (azoto [N], fosforo [P], anidride carbonica CO2) oltre a incrementare l’ ossigeno disciolto nelle acque degradate. A seguito di analisi approfondita di alcune barriere coralline, durate un anno si è dimostrato che la produttività primaria delle alghe è, da 5 a 10 volte superiore, rispetto a quelle delle foreste terrestri .

La fonte della produttività primaria è la fotosintesi che genera un denso tappeto erboso, composto da una notevole biodiversità di alghe filamentose (TURF) che spesso arrivano a coprire circa il 40% delle superfici carbonatiche delle scogliere. A titolo sperimentale sono stati  installati dai ricercatori, degli schermi galleggianti in molti siti della barriera orientale dei Caraibi che hanno dimostrato una crescita media di Turf, da 5 a 20 grammi per metro quadrato al giorno (il peso va inteso allo stato secco). I ricercatori hanno dimostrato che il moto di scorrimento dell’acqua creato dalle onde sugli schermi,  è stato un fattore determinante per una  elevata produttività di Turf.

16 schermi galleggianti

Figura 2. Schermi  galleggianti per l’insediamento delle alghe lungo la barriera corallina nell Mar dei Caraibi orientale.

 

Integrando quindi  il flusso d’acqua con un forte irradiazione luminosa, la crescita e la conseguente raccolta  di alghe, raggiunge elevati livelli di produzione primaria che hanno consentito di controllare la qualità dell’acqua in vari biosistemi, come barriere coralline, estuari e coste rocciose. Questa sperimentazione ha reso necessario, progettare un sistema di movimento dell’acqua che riproducesse l’energia delle onde dove le stesse non erano presenti. Il Turf, cresce su schermi superficiali sopra i quali viene fatta scorrere l’acqua in modo naturale o tramite sistemi di pompaggio. Il complesso algale utilizzando CO2, cresce sopra gli schermi, assorbendo i composti organici e rilasciando ossigeno disciolto attraverso l’ azione della fotosintesi. Le alghe vengono raccolte circa una volta a settimana, ma può variare in base alla stagione e alla concentrazione dei nutrienti presenti, eliminando così anche  le sostanze inquinanti dal corso d’acqua che restano fissate nella biomassa algale.

La raccolta è importante perché si ringiovanisce la comunità algale e permette un maggiore tasso di crescita, accelerando in questo modo la rimozione di sostanze nutritive e la produzione di ossigeno. Le caratteristiche progettuali dell’ ATS comprendono la portata di acqua, la pendenza delle canaline che alimentano gli schermi, il tasso di carico di nutrienti in acqua, e il tipo di schermo utilizzato per la coltivazione di alghe.

Nell’ impianto pilota di Patterson, la percentuale di nutrienti presenti nei solidi raccolti è stata del 3,1% N e 2,1% P e la produttività annua media, di 35 g per m2 al giorno. I tassi di rimozione annuali medi di N e P e stata  determinata in 1,1 ± 0,5 e 0,7 ± 0,2 g per m2 al giorno, rispettivamente per N e P.

Nei giorni di sole, il pH in uscita dall’ ATS a Patterson  ha raggiunto e superato  il valore di 10. Questo è un ulteriore vantaggio perché con valori di pH da 8,0 a 10, gran parte del P nella colonna d’acqua, precipita nel tappeto algale, come idrossiapatite di calcio. Nella biomassa algale è stato rilevato una precipitazione anche di altri elementi (Ca +, Mg +, Al +, Fe +, ecc).

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Figura 3. Rappresentazione della crescita delle alghe sullo schermo

 

Questo sistema di depurazione, è applicato da tempo anche a grandi impianti per bonificare aree agricole e corsi d’acqua, inoltre il periodico recupero delle alghe, tramite opportuni trattamenti vengono prodotti  concimi. Le alghe essiccate sono un’ottima alternativa ai concimi inorganici, in quanto non contengono ammoniaca o nitrato. Oltre a questo riveste grande importanza il fatto che studi scientifici hanno dimostrato che dalle alghe, si può ottenere biocombustibile. Considerata la necessità di forniture energetiche rinnovabili e in particolare combustibili liquidi per il trasporto, tale tecnica può fornire ancora grande potenziale.

18 TURF - grande impianto di depurazione per aree agricole

Figura 4. Grande impianto di depurazione ATS

 

19 TURF - grande impianto per recupero CO2 e produzione biocombustibile 1

Figura 5. Condotti per l’immissione di acqua in un grande impianto che utilizza il sistema ATS.

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