Sviluppo e ottimizzazione di un processo di scambio ionico per il recupero di ammonio da acque reflue municipali

L’aumento della popolazione e la conseguente intensificazione della produzione di fertilizzanti che dipende dall’uso di energia non rinnovabile hanno richiesto lo sviluppo di tecnologie per il loro recupero. I fertilizzanti a base di azoto sono vitali per la crescita agricola ma il loro uso incontrollato porta all’inquinamento da sostanze nutritive che colpisce specialmente gli ecosistemi acquatici; per questo motivo le normative sugli scarichi idrici prevedono un controllo del contenuto di azoto nelle acque reflue municipali (MWW). Il presente lavoro di tesi ha l’obiettivo di illustrare un processo di scambio ionico indirizzato alla rimozione e recupero selettivo di ammonio dalle MWW per un riutilizzo agricolo come fertilizzante. È stata inizialmente testata una zeolite naturale Cabasite/Phillipsite (CP) condizionata in forma potassio in test batch (prove cinetiche e isoterme d’adsorbimento) per valutarne la capacità di adsorbimento verso l’ammonio. Tutte le prove sono state condotte sia in soluzione sintetica di ammonio che in una MWW ad alto contenuto salino per confrontare le prestazioni della CP in assenza e in presenza di ioni competitori e determinare quanto diminuisce la capacità d’adsorbimento del materiale. Confrontando i dati ottenuti con quelli della CP condizionata in forma sodio non sono risultate particolari differenze ma la sperimentazione è proseguita con la CP in forma potassio dato l’utilizzo agricolo che si vuole fare del prodotto desorbito ricco di ammonio, che necessariamente deve contenere il minor sodio possibile per non aumentare la salinità del terreno e ridurne la fertilità. Sono stati poi condotti test in continuo, sottoponendo la CP a cicli di adsorbimento/desorbimento ripetuti per monitorarne le prestazioni. È stato infine testato il Geopolimero G13, anch’esso attivato in forma potassio, eseguendo test in batch per confrontarne i risultati con la CP e determinare il materiale adsorbente più promettente per la rimozione di ammonio.