Piccola lezione sui fanghi di depurazione.5: i controlli (considerazioni finali)

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Mauro Icardi

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Terminati i controlli per verificare il corretto funzionamento della fase di ossidazione biologica, e successivamente quelli relativi alla stabilizzazione del fango , la fase successiva si riferisce ai controlli da effettuare sul fango ormai disidratato, e destinato a smaltimento, incenerimento, o riutilizzo in agricoltura.

Sul fango si possono determinare diversi parametri. Vediamo nello specifico la determinazione dei metalli.

L’analisi si effettua su campione umido per la determinazione del mercurio, e su fango secco per tutti gli altri parametri. Per la determinazione dei metalli si effettua attacco acido con acido solforico e nitrico, ed eventualmente con acqua ossigenata. Questa tecnica viene sempre di più sostituita dalla mineralizzazione con forno a microonde. Utilizzando questa tecnica le microonde riscaldano contemporaneamente tutto il campione, senza riscaldare i contenitori utilizzati che sono di materiali trasparenti alle microonde. In questo modo le soluzioni raggiungono molto più rapidamente il proprio punto di ebollizione e il riscaldamento è molto più veloce ed efficace del sistema tradizionale. La concentrazione dei metalli portati in soluzione viene determinata attraverso analisi eseguite tramite spettroscopia di assorbimento atomico, normalmente utilizzando la tecnica in fiamma, oppure con spettroscopia di emissione al plasma (ICP Ottico). La concentrazione dei metalli nei fanghi viene espressa in mg/Kg di metallo estraibile, riferito alla sostanza secca.

I fanghi di depurazione delle acque reflue industriali contengono metalli pesanti di tipo e quantità variabili e derivano dal tipo di lavorazioni e dalla dimensione delle industrie. I metalli pesanti provenienti dalle attività civili si ritrovano, inoltre, nella fase gassosa dei combustibili utilizzati per il riscaldamento, nei fumi provenienti dagli inceneritori o dal traffico veicolare; tali metalli raggiungono il suolo attraverso le precipitazioni atmosferiche. Alcune attività tipicamente agricole, come l’uso di prodotti fitosanitari e di concimi minerali, possono costituire una fonte di inquinamento da metalli pesanti.

In genere, i metalli pesanti si concentrano nei sottoprodotti di alcuni settori industriali o, anche se in misura minore, nei rifiuti urbani e nei reflui civili; per questo, lo smaltimento di questi materiali, per i rischi di tossicità sopra riportati, è regolamentato da apposite normative.

Vediamo ora, per alcuni dei principali metalli, ricercati nella matrice fanghi, le provenienze.

Cadmio totale

La concentrazione di cadmio nel suolo, è funzione delle caratteristiche dei materiali originari e dell’utilizzo sul suolo di sostanze contenenti metalli pesanti utilizzate per la difesa antiparassitaria o per la fertilizzazione (concimi fosfatici, fanghi di depurazione).

Cromo totale

La concentrazione di cromo è riconducibile in parte a naturali processi di degradazione dei substrati geologici, da cui i suoli stessi traggono origine; in parte è funzione dell’utilizzo sul suolo di sostanze contenenti metalli pesanti utilizzate per la difesa antiparassitaria o per la fertilizzazione. In particolare il contenuto di cromo può essere molto elevato in alcuni sottoprodotti dell’industria conciaria utilizzati per la produzione di concimi organici.

Piombo

La concentrazione di piombo riscontrabile nei fanghi di depurazione, relativamente alle attività produttive, riguarda principalmente gli scarichi delle fonderie. Un’altra fonte di contaminazione riguarda l’utilizzo di prodotti fitosanitari contenenti arseniti di piombo. Da rammentare che in passato si poteva avere contaminazione da piombo tetraetile, che veniva utilizzato come antidetonante nella benzina.

Rame

La concentrazione di rame dovuta ad attività antropica è anch’essa riferibile all’utilizzo del rame per la difesa antiparassitaria o per la fertilizzazione, soprattutto con reflui zootecnici. In particolare l’elevato contenuto di rame nelle deiezioni zootecniche è dovuto all’utilizzo di integratori e additivi alimentari che contengono questo elemento. I composti del rame sono anche utilizzati nel settore della coltivazione della vite, e molto spesso come componente alghicida per le vernici antivegetative, destinate normalmente a ricoprire il fondo delle imbarcazioni.

Per chiudere queste piccole lezioni sui fanghi, e sui controlli che si possono effettuare, parliamo di una analisi di tipo batteriologico, cioè la determinazione della Salmonella.

Considerando che i fanghi sono il prodotto finale del trattamento delle acque, essi posseggono un’ampia variabilità delle loro caratteristiche fisiche, chimiche, biologiche e tecnologiche che dipendono dalla loro origine, dal tipo di trattamento subito dai reflui, dal fango stesso, dalla durata dello stoccaggio. Se si tiene conto oltretutto che il numero dei microrganismi concentrati nei fanghi supera quello presente nelle acque grezze, bisogna considerare come diventi altrettanto rilevante lo studio delle loro caratteristiche microbiologiche. A qualunque recapito finale vengano destinati, è necessario renderli igienicamente innocui. Dal punto di vista microbiologico la normativa (dlgs 99/1992) fissa il limite di concentrazione nei fanghi per il solo parametro Salmonella. I processi di trattamento del fango sono comunque in grado di ridurre il numero di salmonelle, come di tutti i microrganismi in essi presenti.

L’analisi della Salmonella prevede l’omogeneizzazione, la filtrazione di un campione di fango precedentemente risospeso in una soluzione di acqua sterile tamponata. Il campione, diluito in funzione della concentrazione di Salmonella stimata, è omogeneizzato e filtrato; la membrana è recuperata asetticamente e incubata a 36°C,posizionata su un filtro sterile a fibre di vetro imbibito con un terreno favorevole alla crescita del microrganismo (Brodo al terationato). Dopo 24 ore la membrana è recuperata asetticamente e incubata a (36±2)°C su terreno cromogeno (Rambach® agar).

Le membrane sono esaminate dopo 24 e 48 ore. Trascorso questo tempo di incubazione si procede a quantificare il numero di colonie. Le salmonelle presuntive crescono su questo terreno come colonie di un colore rosso brillante, derivante dalla fermentazione del glicole propilenico.

Ho scritto queste brevi lezioni sui fanghi di depurazione, spinto sia dalla mia personale passione per il tema, che con la nemmeno troppo nascosta speranza che siano in qualche modo utili a chi voglia avvicinarsi ad un tema troppo spesso ancora ignoto ai non addetti. Credo sia utile ribadire un concetto: i fanghi, quali prodotti di risulta derivati dai processi di trattamento dei liquami, costituiscono il concentrato di tutti gli inquinanti presenti nei reflui: sostanze organiche, composti inorganici anche difficilmente biodegradabili, metalli pesanti e microrganismi. Bisogna lavorare a soluzioni economicamente sostenibili, ecologicamente praticabili, socialmente accettabili. E paradossalmente, più fanghi si producono, meglio le acque si depurano. In futuro probabilmente si privilegeranno trattamenti più spinti di riduzione della produzione. Ma non dimentichiamoci che “nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma”.

E che come giustamente faceva osservare Primo Levi “La materia è materia né nobile né vile e non importa affatto quale sia la sua origine prossima”.

Piccola lezione sui fanghi di depurazione.4. I controlli (parte terza).

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Mauro Icardi

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Terminata l’esposizione di controlli sul comparto di ossidazione, passiamo ai controlli del fango estratto come fango di supero (o di spurgo) dalla vasca di ossidazione. Normalmente il fango estratto viene inviato ad una sezione di ispessimento Dal punto di vista analitico si effettuano i medesimi controlli già visti per il fango della vasca di ossidazione (determinazione dei solidi sospesi totali e della sostanza volatile).

Prima di passare alla fase di disidratazione il fango deve subire un trattamento di stabilizzazione, per ridurne il contenuto di sostanza organica putrescibile, ridurne la carica batterica potenzialmente patogena, ed essere più facilmente sottoposto ai trattamenti di disidratazione. Sui piccoli impianti, generalmente con potenzialità inferiori ai 5000 A.E (abitanti equivalenti) gli impianti sono progettati con una sezione di digestione aerobica. Si tratta sostanzialmente di una vasca di ossidazione, dove il fango viene fortemente areato per tempi prestabiliti, senza ricevere apporto di acqua reflua. In questo caso il parametro fondamentale da controllare è la riduzione percentuale della sostanza organica volatile, che analogamente a quanto ritenuto soddisfacente per la digestione anaerobica non deve essere inferiore al 40%.

Lo svantaggio di questo tipo di tecnica è che non consente alcun recupero energetico, ed ha costi abbastanza elevati. Dati del 2002 indicavano un costo per abitante equivalent pari a 11,2 euro.

Il trattamento normalmente più usato per la gestione del fango è quello della digestione anaerobica. Nei sistemi anaerobici si sfrutta l’azione di microrganismi in grado di sopravvivere in assenza di ossigeno disciolto. Il processo di digestione anaerobica procede attraverso queste fasi:

Suddivisione delle molecole più grandi, come ad esempio:

carboidrati →zuccheri semplici

proteine →amminoacidi

grassi →glicerolo

Fermentazione acida, condotta da acido produttori, in cui i prodotti formatisi nella fase precedente sono trasformati in acidi grassi volatili (butirrico, propionico, acetico) ed in NH3, H2S, CO2(nel corso di tale fase il pH si porta fino a 5).

Tali acidi sono soggetti a degradazione da parte di batteri metanigeni, che utilizzano quale accettore di idrogeno unicamente il carbonio delle molecole organiche con formazione prevalente di CH4 e CO2.

Nella gestione degli impianti reali è necessario controllare che si stabilisca un equilibrio tra la fase acida e quella metanigena. È necessario, cioè, che la quantità di acidi volatili che si produce non superi la capacità di degradazione della massa batterica metanigena, che, essendo caratterizzata da una più ridotta velocità di degradazione, regola la velocità dell’intero processo.

La temperatura del processo anerobico è un fattore fondamentale (come per tutti i processi biologici).

Le temperature di esercizio di un processo di digestione anaerobica possono essere principalmente:

processo psicrofilo(4-25 °C; valori ottimali 15-20 °C);

processo mesofilo(10-40 °C; valori ottimali 30-35 °C);

processo termofilo(45-70 °C; valori ottimali 55-60 °C).

La possibilità effettiva di poter regolare la temperatura di esercizio è legata, nel caso specifico, alla disponibilità del biogas prodotto.

I controlli che si devono dunque effettuare su questa fase del processo sono diversi, e devono essere confrontati. Sul fango in digestione si deve verificare il valore della temperatura di processo, determinare ad intervalli di tempo prestabiliti il valore degli acidi volatili e dell’alcalinità, verificare la riduzione di sostanza organica percentuale. Tutti questi dati permettono di identificare le disfunzioni del processo, pianificare la necessità di interventi di manutenzione per esempio allo scambiatore di calore, che col tempo può diminuire l’efficienza a causa dei fenomeni di biofouling.

Vengono utilizzati poi per il controllo direttamente sull’impianto dei misuratori portatili di gas, che consentono di verificare la quantità percentuale di CH4 e di CO2 che sono i parametri principali che definiscono la qualità del biogas prodotto. Il terzo parametro importante da determinare è quello del valore di H2S per due principali ragioni: la prima è la tossicità del composto, la seconda è che, se il valore di questo parametro è elevato, occorre prevedere un processo di desolforazione del biogas, per impedire fenomeni di malfunzionamento e di corrosione e quindi di usura prematura delle parti metalliche. Un tipico esempio può essere quello della corrosione della caldaia di combustione del biogas prodotto, soprattutto negli impianti di costruzione più remota.

Dopo questa fase di trattamento, il fango viene inviato al trattamento di disidratazione.

(continua)

Nota: Per abitante equivalente si intende la quantità di sostanze organiche biodegradabili, derivate da un’utenza civile o assimilabile a questa, convogliate in fognatura nell’arco temporale di un giorno (24 ore) cui corrisponde una richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni (120 ore) pari a 60 grammi di O2 al giorno (D.Lgs. 152/06 art. 74-Definizioni)

Piccola lezione sui fanghi di depurazione.3: i controlli (parte seconda)

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Mauro Icardi

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Per terminare la rassegna dei controlli che si effettuano sui fanghi della vasca di ossidazione, occorre parlare della verifica della concentrazione di ossigeno disciolto. Questo perché nei processi a fanghi attivi di tipo aerobico è estremamente importante il buon funzionamento del sistema di areazione. L’apporto di aria (o in casi particolari di ossigeno liquido, che viene vaporizzato tramite appositi impianti) serve a mantenere una concentrazione non limitante per i processi di depurazione biologica, ma anche una buona miscelazione della sospensione areata acqua/fango. Normalmente il valore di ossigeno disciolto ritenuto ottimale si aggira intorno a valori di 2 mg/lt. Valori inferiori rallentano il processo di nitrificazione dell’ammonio, e valori superiori potrebbero rallentare la velocità di assorbimento dell’ossigeno da parte della biomassa aerobica.

Normalmente sulle vasche di ossidazione sono installate delle sonde di misura dell’ossigeno funzionanti in continuo, che permettono la verifica e la registrazione dei valori. La variazione marcata e repentina di questo parametro, può essere correlata per esempio a variazioni di carico entrante nell’impianto. Le moderne sonde attualmente utilizzate utilizzano il principio ottico della fluorescenza, è un principio ottico di misura dell’ossigeno nei liquidi. La tecnologia del sensore ottico di ossigeno si basa su un metodo di determinazione di tipo ottico chiamato “quenching di fluorescenza”. A differenza di un’elettrodo amperometrico , che misura una reazione di redox dell’ossigeno all’elettrodo, il metodo ottico è basato su un trasferimento di energia tra un cromoforo fluorescente (fluoroforo) e l’ossigeno.

Un fluoroforo integrato nella punta del sensore viene illuminato con una luce verde-blu proveniente da una sorgente LED. Il fluoroforo assorbe energia e ne trasferisce una parte in forma di luce rossa fluorescente emessa. Un rilevatore posto nel sensore legge la luce fluorescente emessa e ne misura intensità e durata.

In presenza di ossigeno, il fluoroforo trasferisce parte dell’energia assorbita alle molecole di ossigeno. L’ossigeno assorbe l’energia e la trasferisce sotto forma di calore all’area circostante, causando una variazione di intensità della fluorescenza. Questa variazione è direttamente correlate alla pressione parziale di ossigeno nel mezzo e costituisce il principio di base della misura.

Secondo la legge di Henry, la quantità di un dato gas disciolto in un dato tipo e volume di liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale (p) di tale gas in equilibrio con tale liquido. Si tratta di un fattore molto importante per tutte le misure dell’ossigeno.

Le sonde normalmente rilevano anche il valore della temperatura, altro parametro di grande importanza. In sostanza una vasca di ossidazione è un reattore biologico. La temperatura di questo reattore non è però regolabile a piacere, ma subisce della variazioni stagionali, anche se non scende mai, di solito, a valori inferiori a 10-12°C, perlomeno in Italia.

(continua)

Piccola lezione sui fanghi di depurazione. 2. I controlli. Parte prima

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Mauro Icardi

(la prima parte di questo post è qui)

Nella normativa relativa alla depurazione delle acque di scarico non è previsto l’obbligo di verificare le caratteristiche dei fanghi di depurazione, così come è invece previsto per la linea di trattamento delle acque reflue. Ma considerato che i fanghi sono prodotti proprio dal trattamento depurativo delle acque, terminati i processi di trattamento, quali ad esempio l’ispessimento, la digestione anaerobica, e la disidratazione, i fanghi che devono essere smaltiti diventano rifiuti speciali, identificati dai codici CER 190804 o 190805. In questo caso sono soggetti a controlli e adempimenti relativi alla gestione dei rifiuti, e quindi vengono verificate le concentrazioni limite degli inquinanti presenti che sono stati eliminati dall’acqua reflua depurata, prima di identificare la destinazione di smaltimento o di recupero. Le principali destinazioni dei fanghi possono essere per lo smaltimento la discarica o l’incenerimento, e nel caso del recupero principalmente il riutilizzo agricolo, che nell’ultimo periodo è stato molto criticato, sollevando dubbi nella pubblica opinione, ma anche problemi di gestione degli stessi fanghi. Vediamo quali sono i principali controlli che si possono effettuare sui fanghi, nelle varie fasi di trattamento.

Per effettuare una corretta gestione del processo depurativo si stabiliscono normalmente dei work planning aziendali, per determinare diversi parametri utili al controllo di processo in vasca di ossidazione. I principali controlli possono richiedere la verifica di parametri di tipo chimico, biologico, e tecnologico. Non è poi da trascurare l’osservazione diretta del comparto di ossidazione biologica. A volte, soprattutto dopo molti anni di lavoro, si riescono a identificare con il semplice colpo d’occhio eventuali disfunzioni del processo depurativo.

Una delle operazione più semplici da effettuarsi è quella della registrazione del valore della sedimentazione dei fanghi in cono Imhoff.

Il cono di Imhoff è un recipiente di vetro o materiale plastico a forma di cono, sorretto da un apposito sostegno. Il volume del cono di Imhoff è 1 litro, e la graduazione parte, e quindi ha lo zero, in corrispondenza del vertice del cono, e poi, procede verso l’alto. Con questa apparecchiatura molto semplice, si può verificare la tendenza alla sedimentazione di un fango prelevato nella fase di ossidazione, oppure di ricircolo di un impianto di depurazione biologica.

Nell’immagine si può vedere a sinistra un fango con buona tendenza alla sedimentazione, e con una divisione marcata dell’interfaccia fango/acqua chiarificata. Mentre a destra si vede un fango con caratteristiche piuttosto problematiche, e con una scarsa tendenza alla sedimentazione.

Praticamente il cono di Imhoff riproduce le condizioni di sedimentazione che si verificheranno poi nel sedimentatore dell’impianto di depurazione.

Associata a queste verifiche visuali, vi è la determinazione dell’indice di volume del fango sludge volume index, abbreviato in SVI. Per determinare questo parametro, si rileva semplicemente il volume di fango letto sulla scala graduata del cono Imhoff dopo 30 minuti di sedimentazione, e lo si divide per la concentrazione di fango espressa in g/lt ottenuta dopo filtrazione su carta da filtro e successiva evaporazione dell’acqua in stufa alla temperatura di 105° C. (SVI=volume del fango sedimentato [ml/l] / quantità di solidi sospesi [mg/l]).

Si ritiene che un fango abbia buone caratteristiche di sedimentabilità se ha uno SVI non superiore a 250 ml/lt.

Viene determinata poi anche la percentuale di sostanza organica volatile indicata come tenore delle materie secche volatili ; rappresenta la porzione di sostanza secca che viene eliminata per calcinazione alla temperatura di 550 °C e viene normalmente espressa come percentuale di materiale volatile sulla totalità del contenuto di sostanza secca.

La determinazione si effettua ponendo il filtro in un crogiolo di porcellana, e poi in forno elettrico a muffola.

Il valore del contenuto di sostanza secca del fango varia con il tipo di fango considerato: fango derivante dalla sedimentazione primaria, fango contenuto nella vasca di aerazione, fango del sedimentatore secondario, fango misto, fango parzialmente o totalmente mineralizzato, fango parzialmente ispessito ecc. In ogni caso tuttavia questo valore risulta molto basso, inferiore al 5% e in molti casi inferiore al 3%.

Altro controllo che si esegue è quello dell’analisi microscopica del fango attivo. Il processo a fanghi attivi ha lo scopo di raggiungere la massima riduzione di BOD e di nutrienti dai liquami trattati, con la minima produzione di fanghi biologici. I protisti sono importanti costituenti delle comunità implicate nella rimozione di sostanza organica biodegradabile e di batteri dispersi nella miscela aerata in questo tipo di processo di trattamento dei liquami. I trattamenti biologici, infatti, si basano sul processo di autodepurazione tipico dei corsi d’acqua quale risultato dell’attività delle comunità microbiche.

L’osservazione microscopica del fango di depurazione può dare importanti informazioni sull’equilibrio tra decompositori (batteri, funghi) che ricavano l’energia per il loro sviluppo dalla sostanza organica disciolta nel liquame, e consumatori (flagellati eterotrofici, ciliati, rizopodi, e piccoli metazoi) che predano i batteri dispersi e altri organismi.

I protozoi ciliati sono molto numerosi in tutti i tipi di processi di trattamento aerobico dei liquami, e la loro presenza diffusa è indice di un buon funzionamento della fase ossidazione biologica.

Piccola lezione sui fanghi di depurazione.1.

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Mauro Icardi

La polemica sul decreto Genova, relativamente al fango di depurazione non si è ancora esaurita. In questo post vorrei fare una specie di breve lezione. Che serva per spiegare come si originano e perché.

I fanghi di depurazione si originano come principale residuo dei processi depurativi. Sono sostanzialmente una sospensione di solidi di varia natura, organici ed inorganici e con una percentuale di sostanze secche (che nel gergo degli addetti viene definita normalmente “secco”), variabile in funzione del tipo di processo di trattamento che il liquame ha subito. I fanghi di depurazione sono originati nei processi di sedimentazione, e si distinguono in fanghi originati dalla sedimentazione primaria, e da quella secondaria o finale. Il miscuglio di questi due tipi di fanghi origina il cosiddetto fango misto, che è quello che deve subire il trattamento di stabilizzazione e di disidratazione finale.

I fanghi estratti dalla sedimentazione secondaria possono essere stati prodotti da sistemi di trattamento a colture sospese (vasca di ossidazione biologica), da sistemi a biomassa adesa (letti percolatori o biodischi) e dai più recenti sistemi a membrana. Altri tipi di fanghi possono invece derivare da processi di chiariflocculazione per esempio la defosfatazione chimica, che si adotta per rispettare il limite di legge per il fosforo, che normalmente riesce ad essere abbattuto solo in percentuali pari al 50% se si effettua il solo trattamento di tipo biologico.Nel 2015 i fanghi dal trattamento delle acque reflue urbane prodotti sul territorio nazionale (codice 190805) sono pari a oltre 3 milioni di tonnellate. La Lombardia e l’Emilia Romagna con, rispettivamente, 448 mila tonnellate e 409 mila tonnellate sono le regioni con il maggiore quantitativo prodotto, seguite dal Veneto (361 mila tonnellate) e dal Lazio (312 mila tonnellate) (Figura 4.3). Il quantitativo di fanghi gestito, nel 2015, è pari a circa 2,9 milioni di tonnellate.

I fanghi rappresentano il cuore del trattamento depurativo, e sono la fase del trattamento su cui in futuro maggiormente si dovranno concentrare gli sforzi dei gestori, dei ricercatori, degli enti di controllo. Per minimizzarne la produzione, e per trovare il modo ecologicamente sicuro, economicamente sostenibile e socialmente accettato di essere smaltiti o recuperati.

I trattamenti dei fanghi devono essere differenziati in funzione della loro provenienza, ma due trattamenti sono solitamente comuni a tutti i tipi di fango: l’ispessimento e la disidratazione finale.

L’ispessimento serve a concentrare il fango e a ridurre al minimo il contenuto di acqua nello stesso.

Il tenore di acqua di un fango ( o umidità del fango) è il rapporto percentuale tra il peso dell’acqua contenuto nel fango, e il peso totale del fango, compresa tutta la fase acquosa. Si esprime con questa formula:  Uf (%) = 100*PH2O/Ptot.

(continua)

altri articoli dello stesso autore sui fanghi

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2018/08/06/smaltimento-dei-fanghi-di-depurazione-qualche-considerazione-conclusiva/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2015/05/15/trattamento-e-recupero-dei-fanghi-di-depurazione/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2015/05/15/trattamento-e-recupero-dei-fanghi-di-depurazione/

Il fango e quegli idrocarburi del cavolo.

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Claudio Della Volpe

Continuiamo a parlare dell’art.41 del decreto “Genova” di cui abbiamo già parlato in un post precedente; si tratta di un testo che è stato integrato durante l’approvazione del decreto “Genova” e il cui testo riporto in calce (lo trovate qui).

Ricordo che sulla composizione dei fanghi esisteva una legge dedicata la legge 99/92, in cui si scrivono criteri generali e nelle appendici una almeno parziale lista di limiti di composizione dell’effluente nei suoi rapporti con la matrice (qua si potrebbe discutere sul problema costituito dai rapporti fra effluenti e matrice, problema che già ebbe potente ruolo nel caso delle acque e della legge Merli, entrambi devono essere considerati). Sul tema le regioni più interessate avevano legiferato arrivando a stabilire criteri su altri componenti, in particolare gli idrocarburi C10-C40; contro quel limite e su altri, alcuni comuni lombardi avevano fatto ricorso e il TAR e la Cassazione gli avevano dato ragione, sostenendo che

i fanghi da depurazione sono destinati ad essere mescolati ad ampie porzioni di terreno e a divenire, quindi, un tutt’uno con esso; appare pertanto logico che il fango rispetti i limiti previsti per la matrice ambientale a cui dovrà essere assimilato”

una logica fallace, che impedirebbe perfino di spargere dei comuni concimi biologici, in quanto nemmeno il letame rispetta i limiti previsti per la matrice ambientale e men che meno lo fanno i concimi di sintesi o altri ammendanti; eh si perchè miei cari Giudici delle Corti se si aggiungono essi vengono aggiunti proprio allo scopo di modificare le caratteristiche del terreno, reintegrando ciò che è stato consumato dalla produzione di cibo oppure introducendo componenti necessari ma non presenti! Questo criterio trascura anche il fatto che il terreno è una struttura di massa molto maggiore del fango (che vi può venire aggiunto secondo l’art. 3 della legge 99/92 in ragione di sole 15ton/ettaro, ossia una frazione dell’ordine dell’1/1000 o meno della massa di terreno per ettaro usata in agricoltura che arriva almeno a 40cm) che dunque lo diluisce; che è una struttura viva, che è in grado cioè “metabolizzare” il fango di trasformarlo almeno parzialmente.

Per questo mentre ha senso imporre limiti uguali a quelli del suolo per il cadmio, presente come ione e che non potrà essere “smontato” in alcun modo, così come per molecole organiche stabili, i POPs, persistent organic pollutants come il DDT o il PCB, non è la stessa cosa per le molecole come gli idrocarburi lineari che sono persino presenti anche nella struttura dei tessuti organici (come vedremo più avanti).

Ma tant’è! Questo ha bloccato il riciclo dei fanghi e dunque ha portato alla necessità di modificare le cose, regolamentando meglio della legge 99 la situazione, come sta facendo il Parlamento con l’art.41 che AGGIUNGE nuovi limiti per i fanghi che prima non esistevano.

Ovviamente le proteste dei Comuni e dei loro cittadini hanno motivi ragionevoli, per esempio nell’abuso legato all’uso di fanghi non civili o all’eccesso di uso, al modo scorretto di trasporto oppure infine all’odore pestifero e così via, tutti aspetti però che non toccano il problema di fondo e che devono essere risolti per altra via, per esempio migliorando la depurazione (come descritto da Mauro Icardi in post precedenti), imponendo metodi di trasporto diversi, con maggiori controlli sulle distanze dalle abitazioni e contrastando le ecomafie che sono diffuse anche nelle regioni del Nord non solo nella “terra dei fuochi”, dunque con una legge più completa e moderna della 99/92.

I fanghi di origine civile (cioè le nostre deiezioni così come il letame e le altre deiezioni degli animali a noi asserviti) sono utili all’agricoltura e servono a chiudere il ciclo agricolo, cosa del tutto necessaria e logica e che noi non facciamo ancora o forse non facciamo più, dato che la logica del riciclo è parte della cultura dell’agricoltura tradizionale da millenni.

Ovviamente le deiezioni di una volta, che i contadini riusavano nel terreno (si veda la citazione di Liebig nel post precedente) erano diverse da quelle attuali; vi pare strano? E invece no, non solo perchè mangiamo cose diverse, ma anche perchè nei depuratori arrivano oltre ai resti del cibo anche altri prodotti casalinghi; i detersivi, i cosmetici, le droghe, i farmaci e tanti altri prodotti di sintesi che certo il contadino di Liebig non usava.

Questo impone un riesame continuo dei metodi di depurazione che sono stati esaminati nei numerosi post di Mauro Icardi in questo blog e che devono essere adeguati, studiati migliorati; il depuratore deve diventare la fabbrica dell’acqua, ma anche il centro di un modo nuovo di sentirci parte dell’ecosfera.

Noi non siamo estranei all’ecosfera, ne siamo parte integrante; la vita è a sua volta parte della superficie terrestre, di quel supersistema di interazioni che Lovelock ha chiamato Gaia. Il depuratore non è un posto che puzza, è un momento cruciale di questa interazione, il simbolo della nostra capacità di integrarci in Gaia.

Voglio chiudere questo post raccontandovi una cosa che riguarda la presenza degli idrocarburi lineari nelle piante e dunque nei campi e nel suolo; degli idrocarburi in genere abbiamo già detto (sono infatti idrocarburi lineari ma insaturi il licopene del pomodoro, il betacarotene della carota); parliamo di quelli saturi.

Come ho raccontato altrove mi occupo di bagnabilità; per esempio di cose come l’angolo di contatto delle superfici e dunque anche di quelle naturali; molti lettori avranno sentito parlare del loto e delle superfici superidrofobiche, ossia che non si bagnano. Molte piante hanno sviluppato strutture superficiali che servono proprio a questo, che tengono cioè la superficie foliare pulita, priva di acqua, perchè l’acqua oltre ad essere un bene prezioso e necessario è anche il vettore di infezioni: muffe, batteri e funghi. Dunque controllare il suo flusso ed evitare il suo accumulo in certe zone è fondamentale; anche l’acqua è una molecola a due facce, come tutte le cose, buona e cattiva, la dualità della Natura, la dialettica della natura (avrebbe detto Guido Barone che ci ha lasciato da poco: “ogni molecola ha due corni”). L’acqua è fondamentale da bere, ma evitate di farla entrare nei vostri polmoni, diventa mortale.

Una foglia di loto coltivata in una vasca nel mio laboratorio, notate la forma delle gocce di acqua che non “si attaccano” ma scivolano sulla superficie.

Come fanno le piante a creare superfici superidrofobiche? Nessun materiale supera la idrofobicità dei legami fluorurati CF o anche CH; il comune materiale idrofobico naturale sono le cere, ossia catene idrocarburiche CH2, terminate con CH3. Alcune di queste cere cristallizzano spontaneamente in forme aghiformi, dando luogo dunque a strutture “pelose” di fili idrofobici.La superficie di una foglia di loto al SEM dell’Ospedale S. Chiara di Trento che ringrazio. Notate la pelosità superficiale dovuta alle cere epicuticolari.

E’ un trucco molto comune in natura; gli uccelli acquatici si lisciano continuamente le penne costituite di strutture filamentose per spargere il grasso prodotto dalle loro ghiandole superficiali e rendono le penne idrofobiche; infatti la scadente capillarità dei grassi (e delle cere) impedisce all’acqua di scacciare l’aria dai loro sottili contorni e dunque impedisce di raffreddare l’animale, che rimane nelle sue penne come in un …piumino.

Le piante, la cui dinamica è molto più lenta degli animali, usano strutture diverse, le cosiddette cere epicuticolari che stabiliscono il loro dominio all’estremo del loro corpo, all’esterno delle pectine e della cellulosa, impedendo la penetrazione dell’acqua e anzi facilitandone lo scorrimento. Il loto è il sacro simbolo della purezza, grazie a questo trucco; ma in realtà molte piante comuni ed umili sono altrettanto ricche di cere epicuticolari.

Il comune cavolo, Brassica Oleracea, diffuso alimento delle regioni del Nord contiene 50microgrammi di cera per ogni cm2 di superficie foliare ed è altrettando superidrofobico del loto. Un metro quadro di foglia contiene dunque 0.5grammi di cere e una pianta di cavolo può contenere grammi di cere epicuticolari (Acta agriculturae Slovenica, 91 – 2, september 2008 str. 361 – 370 DOI: 10.2478/v10014-008-0016-3).

Di cosa sono fatte le cere? Sono sostanzialmente idrocarburi lineari a catena maggiore di C16, perché l’esadecano è l’ultimo idrocarburo lineare saturo a fondere a t ambiente. La cera della candela è di origine minerale, petrolifera ma è fatta al medesimo modo. Le cere epicuticolari sono costituite di varie sostanze, contenenti nel caso del cavolo, tutte una catena C27-C31, principalmente C29 , compresi in quantità notevole degli idrocarburi lineari veri e proprii (attorno a un terzo del totale delle cere); un campo di cavolo contiene dunque idrocarburi lineari di quel tipo in dose misurabile e non lontana dai limiti fissati dall’art.41 (parte f della figura successiva). Ve lo aspettavate?SEM micrographs of cell surface structuring by epicuticular waxes. (a) Thin wax films, hardly visible in SEM, cover many plant surfaces as indicated here in H. bonariensis. (b) A wax crust with fissures on a leaf of Crassula ovate, (c) β-diketone wax tubules of E. gunnii and (d) nonacosan-ol tubules on Thalictrum flavum glaucum leaves are shown. (e) Wax platelets on Robinia pseudoacacia leaves are arranged in rosettes. The waxes shown are (f) simple rodlets on a leaf of Brassica oleracea, whereas the rodlets shown are (g) transversely ridged rodlets on a leaf of Sassafras albidum. (h) Mechanically isolated waxes from a leaf of Thalictrum flavum on a glass surface show wax tubules and the underlying wax film.

Phil. Trans. Roy. Soc. A Superhydrophobic and superhydrophilic plant surfaces: an inspiration for biomimetic materials Kerstin Koch, Wilhelm Barthlott

Laila R, Robin AHK, Yang K, Park J-I, Suh MC, Kim J and Nou I-S (2017) Developmental and Genotypic Variation in Leaf Wax Content and Composition, and in Expression of Wax Biosynthetic Genes in Brassica oleracea var. capitata. Front. Plant Sci. 7:1972. doi: 10.3389/fpls.2016.01972

Ma non è il solo alimento comune; in modo simile il pisello contiene elevate quantità di cere epicuticolari, così come altre comuni piante.

Attenti dunque, nella furia antifanghista, a non mettere fuori legge i campi di cavoli e piselli!

(ah dimenticavo un dettaglio; nella cera d’api un settimo circa (15%) è costituito da idrocarburi lineari della medesima dimensione di cui parliamo qui, il resto sono in gran parte acidi grassi, sempre solita catena molto lunga, attenti dunque al suolo sotto gli alveari, sarà mica fuori legge pure quello?)

L’art.41 non è una soluzione completa, è una misura di emergenza che dovrà essere sostituita da un aggiornamento della 99/92, si potrebbe scrivere meglio, ma non è un imbroglio, né una misura da inquinatori. Se ne convincessero gli ambientalisti.

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Testo art. 41 dopo approvazione della Camera.

Il testo è diviso in due colonne; a sinistra com’era uscito dal Consiglio dei Ministri, a destra dopo le modifiche in Commissione

Ciclo dell’acqua: il problema dello smaltimento del fango residuo.

Mauro Icardi

Lo scorso 27 Aprile ho scritto un post riguardante la controversa e discussa situazione del recupero agricolo dei fanghi di depurazione.

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2018/04/27/nulla-si-distrugge-tutto-si-trasforma/

Ho tentato di dare le informazioni essenziali relativamente ad un problema appunto delicato. Lo scorso 20 Luglio la terza sezione del Tar della Lombardia, ha accolto il ricorso di una cinquantina di comuni del pavese e del lodigiano contro la delibera regionale n. 7076 dell’11 settembre 2017 con cui la Regione Lombardia aveva modificato i parametri relativi all’utilizzo dei fanghi da depurazione delle acque reflue degli impianti civili ed industriali in agricoltura. Le sentenze ovviamente si rispettano, così come le legittime istanze dei proponenti. Ma in questo momento viste le limitazioni di parametro per i parametri relativi agli idrocarburi C10-C40, che era stato fissato in 10.000 mg/kg ss, e di 50 mg/kg per i parametri Nonilfenolo e Nonilfenolo mono e dietossilato esse rendono di fatto impraticabile questa destinazione per i fanghi prodotti dai depuratori.

Questi limiti non sono sempre superati, ma anche a livello analitico, data la matrice particolarmente difficile i valori che si ottengono, sia da laboratori interni, che da laboratori esterni sono decisamente “ballerini”.

Ma qualche considerazione deve ovviamente essere fatta. Per il momento solo alcune considerazioni sugli effetti immediati di questa decisione, dal punto di vista gestionale ed operativo. Successivamente dopo una lettura ulteriore della sentenza del tar, potrò ulteriormente approfondire altri aspetti di questa vicenda ,che come è intuitivo non è possibile trattare in un solo articolo, data la complessità.

Per altro, la sensazione che si sarebbe arrivati ad un ulteriore stop l’avevo da tempo. E così effettivamente è stato.

In ogni caso le prime reazioni non si sono fatte attendere, basta fare una breve rassegna stampa.

http://iltirreno.gelocal.it/grosseto/cronaca/2018/07/25/news/fanghi-stop-all-invio-in-lombardia-costi-di-smaltimento-verso-l-impennata-1.17093767

Per quanto riguarda la situazione che vivo personalmente posso tranquillamente dire che, oltre all’aspetto prettamente economico, anche dove lavoro siamo al momento in piena emergenza.

La priorità sarà quella di trovare nuovi poli di smaltimento con probabile aumento dei costi, e nello stesso tempo la necessità di garantire un funzionamento accettabile degli impianti da gestire, cercando di rispettare i valori di parametro richiesti. Non è una situazione nuova. Si è già presentata altre volte. Vedremo come affrontarla.

Probabilmente dato anche il periodo di prevedibile diminuzione di carico e di portata influente, riusciremo a non peggiorare la qualità delle acque in uscita. Non così potrebbe essere per impianti soggetti a fluttuazioni di portata e di carico, come quelli toscani, dove la popolazione aumenta durante il periodo estivo per l’arrivo dei turisti.

Nei prossimi giorni dovrò lavorare su impianti in cui giorno dopo giorno la concentrazione di fanghi probabilmente crescerà, fino a raggiungere valori non usuali. Dove lavorare sarà difficoltoso.

Si lavora agevolmente con concentrazioni di fango di due, tre, quattro grammi litro. Si può arrivare anche a quaranta (ed è capitato, lo posso garantire). Ma a quel punto sulle vasche devi usare non la mascherina, ma la maschera antigas, altrimenti (ed è capitato anche questo in passato ad un collega), su quelle vasche, con il caldo ci puoi svenire. E a quel punto tutti i parametri di controllo (ossigeno disciolto, carico del fango, età del fango) non hanno di fatto più nessun significato reale. E gli effetti di eventuali eventi di forte pioggia saranno decisamente peggiorativi della qualità delle acque. Solo impianti con la possibilità di utilizzo di vasche di accumulo risentiranno meno di questa situazione.

Probabilmente non si arriverà a questi estremi. E’ la mia speranza. I fanghi prodotti dai depuratori non sono un invenzione. Le stime IRSA CNR prevedono per il 2020 che la quantità prodotta si dovrebbe attestare su valori di un milione e cinquecentomila tonnellate/anno di sostanza secca. Questo è quanto si produce dal trattamento delle acque che usiamo. I poli di smaltimento dei fanghi al momento sono quelli usuali: discarica, incenerimento con recupero energetico, incenerimento in cementifici, recupero in agricoltura. A condizione però che su quest’ultima attività si lavori molto seriamente sia per l’emanazione di una nuova normativa, sia che siano studiati in maniera particolarmente approfondita gli effetti reali di questa pratica.

Allo stato attuale praticamente tutti depuratori hanno ancora una sezione di ossidazione biologica. L’eventuale revamping di tutti i depuratori tradizionali non è sensatamente praticabile, ed è un incognita per quanto riguarda i costi. Quindi per il momento i fanghi devono trovare una collocazione, pena il blocco del sistema depurativo.

L’acqua pubblica, l’acqua diritto universale ha bisogno di scelte reali. Condivise, controllate, trasparenti, ma reali. Non servono né tentennamenti, né demagogie. Serve condivisione, con gli utenti per primi. Servono sinergie tra enti di ricerca, università, aziende. Normative chiare e fruibili. Tutto quello che succede nei soliti paesi virtuosi (Olanda, Francia, Svezia). Quindi non è utopia.

Ma nel frattempo la realtà è questa.

http://www.greenreport.it/news/economia-ecologica/acqua-allitalia-185-milioni-euro-multe-un-anno-la-mancata-depurazione/

Non è cosi ovviamente in tutte le realtà. Ma la situazione di chiaroscuro esiste.

Così come non da anni, ma da decenni sentiamo dire che per l’acqua potabile continuano le dispersioni.

http://www.cnrweb.tv/dispersa-nel-suolo-il-40-dellacqua-della-rete/

Negli anni 80 la rivista “Airone” proponeva un new deal ambientale. Ne ho la memoria precisa.

Credo che sarebbe il caso di prenderla in considerazione.

Prima della chiusura devo riparare ad una omissione (ovviamente non voluta) che è relativa all’articolo precedente a questo. Nella parte iniziale parlavo della scomparsa del tema acqua dalle prime pagine dei giornali. Ma in effetti ho dimenticato di citare il continuo lavoro di divulgazione che da anni porta avanti Luca Mercalli. Del suo programma “Scala Mercalli” sciaguratamente chiuso dove un’intera puntata della seconda serie era dedicata all’acqua, alle pillole che vengono trasmesse su Rainews 24, ed agli articoli che scrive sul terzo quotidiano nazionale “La Stampa.” Piccolo ricordo personale, senza intenzione di ruffianeria o piaggeria. Un pranzo insieme a Cremona, dopo una sua conferenza, nel quale abbiamo parlato insieme della necessità futura di parlare dell’acqua, come in effetti poi è stato. Questo è il mio personale ringraziamento.

Prima di chiudere devo anche fare un’altra citazione. E la citazione riguarda il collega di redazione Giorgio Nebbia, che so essere decisamente persona riservata. Ma avevo già citato questa sua frase in uno dei miei primi articoli. Giorgio mi scuserà se la ripropongo.

mi rendo conto che può sembrare non gratificante dedicarsi all’analisi e allo studio dei liquami zootecnici o dei reflui degli impianti di depurazione urbana, anche se si tratta, solo in Italia, di alcuni miliardi di metri cubi all’anno, da cui potrebbero essere ricavate altre soluzioni forse non potabili, ma utilizzabili in agricoltura (e, con un po’ di furbizia, anche come fonti di metano). La chimica modesta è spesso molto utile per il, paese.

Da domani al lavoro inizieremo la ricerca di nuovi poli di smaltimento. Io ho già preso contatto con due amici di lunga data con cui collaboro, e che lavorano nel settore. Se otterrò la necessaria autorizzazione in tempi sufficientemente rapidi utilizzeremo un impianto pilota per prove di trattamento terziario sia su acqua che su fanghi di depurazione. Lo scopo è quello di verificare la possibilità concreta di abbattimento di POP (persistent organic pollutant),che era lo scopo primario, e di verificare a questo punto anche la possibilità della riduzione delle quantità di fango di supero da avviare in fase di digestione anaerobica. La tecnica utilizzata prevede l’ossigenazione spinta del refluo tramite effetto idraulico venturi, combinata con l’iniezione di un ossidante, che può essere aria, ossigeno puro, oppure ozono.

Da queste eventuali prime valutazioni si potrebbe (per meglio dire dovrebbe) verificare l’applicabilità diretta sull’impianto. Il futuro del trattamento delle acque è indubitabilmente legato all’estensione dei trattamenti terziari. I quali però devono avere due caratteristiche: la sostenibilità economico/energetica, e le dimensioni contenute per la riduzione dei costi di ampliamento dei depuratori esistenti.

Nel frattempo è auspicabile che la querelle legata allo smaltimento dei fanghi di depurazione, che attiene con tutta evidenza al settore rifiuti trovi adeguata attenzione. Sia dal punto di vista normativo che da quello di ricerca scientifica. Il tutto associato ad un’attività capillare di controllo sulle attività di recupero e smaltimento dei fanghi.

Altrimenti non esisteranno alternative praticabili. E i rifiuti resteranno tristemente uno dei business della criminalità organizzata, o di operatori senza scrupoli. E questa è una situazione che non dobbiamo più ritenere normale o accettabile.