Separazione e recupero di ammonio da acque reflue municipali: sviluppo di un processo a scambio ionico

Lo sfruttamento efficiente delle acque reflue municipali (MWW), generalmente considerate solo come un rifiuto, consentirebbe di far fronte all’importante crisi idrica globale in atto. L’ammonio è il composto azotato più presente nelle MWW, dalle quali deve essere rimosso perché causa di eutrofizzazione degli ambienti acquatici. Allo stesso tempo, l’ammonio è alla base della produzione della maggior parte dei fertilizzanti utilizzati in agricoltura, la cui filiera è responsabile di enormi consumi energetici ed emissioni di gas serra. Il presente lavoro di tesi si concentra su una tecnologia non convenzionale di rimozione ma anche di recupero dell’ammonio dalle MWW, il processo a scambio ionico. Data l’ampia varietà di materiali a scambio ionico disponibili, questa ricerca si focalizza sulla valutazione delle prestazioni della zeolite naturale (NZ) Cabasite/Phillipsite, condizionata in forma potassio e utilizzata nel trattamento di una MWW a forte concentrazione salina. La sperimentazione a piccola scala ha previsto prima l’esecuzione di test in batch per determinare la capacità di adsorbimento all’equilibrio della zeolite: i risultati sono stati interpolati tramite i modelli di Freundlich e Langmuir e confrontati con quelli relativi alla stessa NZ ma condizionata in forma sodio. La NZ è stata poi sottoposta a test in continuo in colonna, con lo scopo di definire le curve di breakthrough degli ioni presenti nella MWW trattata e il comportamento del materiale quando sottoposto a cicli ripetuti di adsorbimento/desorbimento. Il prodotto desorbito è una soluzione concentrata di NH4+, utilizzabile come base per la produzione di fertilizzanti, e K+, che rispetto al sodio non crea salinità nel suolo. Un altro materiale, il geopolimero G13, è stato testato con prove in batch, per verificare che le sue prestazioni fossero tali da giustificare un proseguimento della sperimentazione, quindi un confronto con la NZ e un’analisi economica del processo più approfondita.