Nuova ricerca dell'Oregon: rendere le acque reflue utilizzabili per l'irrigazione

I ricercatori stanno sviluppando una tecnologia di filtrazione a membrana ibrida a due stadi per trattare lo scarico di liquidi torbidi provenienti dai digestori anaerobici, un tipo di bioreattore utilizzato negli impianti di trattamento delle acque e in alcune aziende agricole più grandi.

I ricercatori dell’Oregon State University College of Engineering stanno sviluppando una tecnologia per convertire le acque reflue in un prodotto che possa contemporaneamente irrigare e fertilizzare i raccolti.

Il progetto triennale guidato da Xue Jin, assistente professore di ingegneria ambientale, sarà sostenuto da un finanziamento di 750.000 dollari da parte del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti e coinvolgerà partenariati con agricoltori, impianti di trattamento delle acque reflue e scienziati dell'USDA.

“L’attività agricola rappresenta il 70% di tutta l’acqua dolce disponibile”, ha detto Jin. “In tutto il mondo, la domanda di produzione alimentare continua a crescere insieme alla popolazione. Poiché la siccità diventa sempre più frequente e grave, esiste un bisogno fondamentale di tecnologie di trattamento efficaci che forniscano acqua depurata sicura per l’irrigazione agricola”.

Il progetto mira inoltre a ridurre la dipendenza dai fertilizzanti chimici, prodotti da processi di estrazione e produzione che consumano risorse naturali limitate e creano impatti ambientali significativi. Ulteriori impatti si verificano dopo l’applicazione dei fertilizzanti ai campi.

“Il deflusso dei fertilizzanti è una delle principali fonti di inquinamento delle acque superficiali”, ha affermato Jin. “Ciò si traduce in fioriture di alghe che contaminano le fonti di acqua potabile e producono ulteriori effetti ecologici dannosi a valle”.

Nella prima fase, una membrana caricata elettricamente attira ioni come ammonio, fosforo e potassio e li concentra in una salamoia ricca di fertilizzante. Nella seconda fase, una membrana ad osmosi diretta rimuove i contaminanti come i batteri e l’acqua priva di batteri viene quindi ricombinata con la salamoia per produrre una soluzione arricchita di nutrienti che può essere applicata alle colture.

“Nei test su scala di laboratorio, siamo stati in grado di recuperare l’80% dell’acqua”, ha affermato Quang Ngoc Tran, uno studente laureato che ha avuto un ruolo chiave nella ricerca. “Quando la tecnologia verrà ampliata con condizioni operative ottimali, quel numero potrebbe aumentare ancora. Il risultato è fondamentalmente acqua pura, con un po’ di sali disciolti che sono i nutrienti delle piante”.

Tala Navab-Daneshmand, professore associato di ingegneria ambientale presso l'Oregon State, e David Bryla, un orticoltore ricercatore presso l'USDA Agricultural Research Service di Corvallis, condurranno studi in serra per valutare sia l'efficacia dell'acqua trattata nella crescita delle piante sia la biosicurezza dei raccolti risultanti.

Il team effettuerà anche studi di fattibilità economica. Jin afferma che la tecnologia potrebbe potenzialmente essere implementata direttamente nelle aziende agricole che utilizzano i propri digestori anaerobici, o anche nelle aziende agricole verticali ad alta tecnologia situate adiacenti agli impianti di trattamento municipali. L’agricoltura verticale si riferisce alla coltivazione delle colture in strati sovrapposti anziché al solo utilizzo del terreno.

"Stiamo esaminando diversi scenari potenziali di casi d'uso", ha affermato Jin. “Gli impatti fiscali di questa tecnologia si riveleranno una considerazione chiave per la sua adozione su larga scala. L’obiettivo è rendere l’agricoltura più sostenibile non solo dal punto di vista ambientale ma anche economico. Se riuscissimo a sviluppare un sistema conveniente in grado di ridurre efficacemente i costi di produzione agricola, ciò potrebbe essere molto interessante per gli agricoltori”.

Keith Hautala è redattore/scrittore senior presso l'Oregon State University College of Engineering. Può essere raggiunto a [email protected] o al 541-737-1478.

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