New INTEGRAZIONE DELLA COLTIVAZIONE DELLE MICROALGHE … · 2018. 10. 11. · E. Ficara a, K....
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E. Ficara a , K. Parati b , F. Marazzi c , V. Mezzanotte c a Politecnico di Milano, DICA Piazza L. da Vinci 32, 20133 Milano, Italy (E-mail: [email protected]) b Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani, Località "La Quercia", Rivolta d’Adda (CR) (E-mail: [email protected]) c Università degli Studi di Milano, DISAT, Piazza della Scienza, 1, 20126 Milano (E-mail: [email protected], [email protected]) Obbiettivi Verificare la fattibilità di utilizzare i digestati per la coltivazione delle microalghe in condizioni meteoclimatiche tipiche della Pianura Padana. Reattori •Colonne in plexiglas da 60-80 L installate presso digestori anaerobici a piena scala localizzati presso: oun’azienda agricola in provincia di Cremona oun impianto di depurazione a Nord di Milano. •Illuminazione: naturale •Miscelazione: garantita da aerazione •Fonte di nutrienti: fase liquida del digestato, tal quale o diluito con effluente dell’impianto depurazione. INTEGRAZIONE DELLA COLTIVAZIONE DELLE MICROALGHE NEGLI IMPIANTI A BIOGAS Le microalghe • Sono organismi unicellulari, autotrofi fotosintetici • Hanno un tempo di turn-over dell’ordine di 1 giorno, molto inferiore rispetto a quello delle piante superiori (fino a 100 anni) • Possono essere coltivate su terreni inadatti alla produzione agricola • Trovano diversi impieghi, di cui i principali: o L’estrazione di molecole di pregio di interesse farmaceutico e nutraceutico o La produzione di biocarburanti o La depurazione delle acque (phycoremediation) Le microalghe possono impiegare i nutrienti presenti in acque di rifiuto e possono essere utilizzate per la depurazione delle acque reflue. La frazione liquida del digestato di impianti a biogas, ricca di azoto e fosforo potrebbe essere un interessante mezzo di crescita. Prove condotte In batch ed in continuo con tempo di residenza di 7-10 gg. Su digestato agricolo in prove in continuo Rimozione % N-NH 4 : 78% Rimozione N-NH 4 : 20 mg N/L/giorno Concentrazione biomassa nel reattore: 0,5 g TSS/L Specie algali presenti Chlorella vulgaris Scenedesmus quadricauda Ricerche preliminari Il progetto MicroGate: Use of MICROalgae to mitiGATE nitrogen pollution from agricultural wastewaters Finanziamento: Fondazione Cariplo (Bando Ricerca Scientifica – Ricerca sull'inquinamento dell'acqua e per una corretta gestione della risorsa idrica) Attività previste Il progetto vuole verificare la fattibilità dell’utilizzo delle microalghe per rimuovere l'azoto ammoniacale da acque di rifiuto di origine agrozootecnica ed, in particolare, da reflui provenienti da impianti di digestione anaerobica. Sui digestati saranno ottimizzate tecniche di separazione solido/liquido per ottenere frazioni adeguatamente chiarificate e idonee al passaggio di luce. Su questi reflui verranno coltivati in laboratorio inoculi microalgali e la comunità fitoplanctonica e microbiologica verrà caratterizzata dal punto di vista biologico, per velocità di crescita e stato metabolico. Verrà quindi valutata la resa depurativa relativa ai nutrienti. I ceppi più idonei al trattamento verranno posti in coltura in una vasca prototipale all’aperto valutando la resa di processo e la produzione di biomassa algale. Si ottimizzerà infine la separazione solido/liquido per la raccolta delle biomasse microalgali. Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani Capofila: Politecnico di Milano (E. Ficara) Partner: Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani (K. Parati) Durata: 24 mesi (2015-2016) Risultati Su digestato da fanghi di depurazione in prova in continuo [1]: •Rimozione % N-NH4: 80% •Concentrazione biomassa nel reattore: 0,5-2,5 g TSS/L Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani [1] Ficara E., Uslenghi A., Basilico D., Mezzanotte V. (2014) Growth of microalgal biomass on supernatant from biosolids dewatering. Water Science and technology, 69(4), 896-902.
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E. Ficara a, K. Parati b, F. Marazzi c, V. Mezzanotte c
a Politecnico di Milano, DICA Piazza L. da Vinci 32, 20133 Milano, Italy (E-mail: [email protected]) b Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani, Località "La Quercia", Rivolta d’Adda (CR) (E-mail: [email protected])
c Università degli Studi di Milano, DISAT, Piazza della Scienza, 1, 20126 Milano (E-mail: [email protected], [email protected])
CARATTERISTICHE DELL’ALIMENTO
Obbiettivi Verificare la fattibilità di utilizzare i digestati per la coltivazione delle microalghe in condizioni meteoclimatiche tipiche della Pianura Padana. Reattori •Colonne in plexiglas da 60-80 L installate presso digestori anaerobici a piena scala localizzati presso: oun’azienda agricola in provincia di Cremona oun impianto di depurazione a Nord di Milano.
•Illuminazione: naturale •Miscelazione: garantita da aerazione •Fonte di nutrienti: fase liquida del digestato, tal quale o diluito con effluente dell’impianto depurazione.
INTEGRAZIONE DELLA COLTIVAZIONE DELLE MICROALGHE NEGLI IMPIANTI A BIOGAS
Le microalghe • Sono organismi unicellulari, autotrofi fotosintetici • Hanno un tempo di turn-over dell’ordine di 1 giorno, molto inferiore rispetto a quello delle piante
superiori (fino a 100 anni) • Possono essere coltivate su terreni inadatti alla produzione agricola • Trovano diversi impieghi, di cui i principali: o L’estrazione di molecole di pregio di interesse farmaceutico e nutraceutico o La produzione di biocarburanti o La depurazione delle acque (phycoremediation)
Le microalghe possono impiegare i nutrienti presenti in acque di rifiuto e possono essere utilizzate per la depurazione delle acque reflue. La frazione liquida del digestato di impianti a biogas, ricca di azoto e fosforo potrebbe essere un interessante mezzo di crescita.
Prove condotte In batch ed in continuo con tempo di residenza di 7-10 gg.
Su digestato agricolo in prove in continuo Rimozione % N-NH4: 78% Rimozione N-NH4: 20 mg N/L/giorno Concentrazione biomassa nel reattore: 0,5 g TSS/L
Specie algali presenti Chlorella vulgaris Scenedesmus quadricauda
Ricerche preliminari
Il progetto MicroGate: Use of MICROalgae to mitiGATE nitrogen pollution from agricultural wastewaters
Finanziamento: Fondazione Cariplo (Bando Ricerca Scientifica – Ricerca sull'inquinamento dell'acqua e per una corretta gestione della risorsa idrica)
Attività previste Il progetto vuole verificare la fattibilità dell’utilizzo delle microalghe per rimuovere l'azoto ammoniacale da acque di rifiuto di origine agrozootecnica ed, in particolare, da reflui provenienti da impianti di digestione anaerobica. Sui digestati saranno ottimizzate tecniche di separazione solido/liquido per ottenere frazioni adeguatamente chiarificate e idonee al passaggio di luce. Su questi reflui verranno coltivati in laboratorio inoculi microalgali e la comunità fitoplanctonica e microbiologica verrà caratterizzata dal punto di vista biologico, per velocità di crescita e stato metabolico. Verrà quindi valutata la resa depurativa relativa ai nutrienti. I ceppi più idonei al trattamento verranno posti in coltura in una vasca prototipale all’aperto valutando la resa di processo e la produzione di biomassa algale. Si ottimizzerà infine la separazione solido/liquido per la raccolta delle biomasse microalgali.
Istituto Sperimentale ItalianoLazzaro Spallanzani
Istituto Sperimentale ItalianoLazzaro Spallanzani
Capofila: Politecnico di Milano (E. Ficara)
Partner: Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro Spallanzani (K. Parati)
Durata: 24 mesi (2015-2016)
Risultati Su digestato da fanghi di depurazione in prova in continuo [1]: •Rimozione % N-NH4: 80% •Concentrazione biomassa nel reattore: 0,5-2,5 g TSS/L
Istituto Sperimentale ItalianoLazzaro Spallanzani
Istituto Sperimentale ItalianoLazzaro Spallanzani
[1] Ficara E., Uslenghi A., Basilico D., Mezzanotte V. (2014) Growth of microalgal biomass on supernatant from biosolids dewatering. Water Science and technology, 69(4), 896-902.
