Un metodo innovativo, a basso impatto ambientale ed energetico, che punta a ridurne le importazioni nell’ottica di un’economia circolare: usare le microonde per recuperare dai fanghi di depurazione il fosforo, elemento critico fondamentale per la concimazione in agricoltura.
A sviluppare questa tecnica rivoluzionaria è una ricerca coordinata dall’italiana Elza Bontempi, del Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM) e dell’Università degli Studi di Brescia. Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Journal of Cleaner Production, è stato condotto in collaborazione con Carlo Punta, del Politecnico di Milano, e l’Università di Porto.
La sfida del fosforo: una risorsa critica per l’Europa
Il fosforo è un nutriente insostituibile per la crescita delle piante, ma le riserve mondiali di roccia fosfatica sono limitate e concentrate in pochi paesi fuori dall’Europa. Anche per questo è considerato una materia prima critica dall’Unione Europea, a causa della forte dipendenza dalle importazioni e dei rischi legati alla sua disponibilità futura.
“Oggi il fosforo è ottenuto principalmente da minerali fosfatici, estratti da miniere”, spiega Carlo Punta. “Il nostro lavoro mira invece a sviluppare un metodo sostenibile per recuperare il fosforo dai fanghi di depurazione e trasformare così un rifiuto in qualcosa di molto più prezioso”.
La soluzione: il trattamento termochimico a microonde
Sebbene le ceneri derivanti dall’incenerimento dei fanghi di depurazione urbana (SSA) rappresentino un ricco serbatoio di questo elemento, la loro applicazione diretta in agricoltura è ostacolata dalla presenza di fosfati scarsamente solubili e quindi poco disponibili per le piante.
Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca ha messo a punto un trattamento termochimico assistito da microonde. In questo processo, la cenere viene riscaldata ad alte temperature (800–1000 °C) in presenza di additivi alcalini (come il bicarbonato di sodio) e antracite. Il cuore dell’innovazione risiede nell’uso del riscaldamento ibrido a microonde, che permette di raggiungere temperature elevate in tempi rapidi. Questo favorisce reazioni chimiche che trasformano i minerali inattivi delle ceneri in forme di fosfato altamente bio-disponibili, come la buchwaldite.
I test sono stati eccezionali: utilizzando il bicarbonato di sodio a 800 °C, si è ottenuto un prodotto con una solubilità del fosforo superiore al 99% in citrato ammonico neutro, superando ampiamente i requisiti stabiliti dai regolamenti europei (Regolamento UE 2019/1009).
Applicazione sul campo: i risultati confermano l’efficacia
Le caratteristiche dei materiali trattati sono state poi testate con prove agronomiche sul campo, coordinate da Andrea Mastinu, docente dell’Università di Brescia. I risultati hanno confermato che i composti di fosforo ottenuti funzionano perfettamente come fertilizzante. Su specie come il sorgo (Sorghum vulgare) e la rapa (Brassica rapa), a concentrazioni intermedie si sono osservati aumenti della biomassa fino al 30% e della lunghezza delle radici fino al 25%, il tutto senza effetti tossici significativi.
Dal punto di vista della sostenibilità, l’analisi ha evidenziato che il processo a microonde può ridurre il consumo energetico di circa il 43% rispetto ai forni elettrici convenzionali. Inoltre, l’impronta di carbonio risulta inferiore rispetto ai processi industriali standard, specialmente se il sistema viene alimentato da fonti di energia rinnovabile.
“Dal punto di vista ambientale”, aggiunge Sonia Calce, dottoranda dell’Università di Brescia, “il processo a microonde risulta più efficiente rispetto ai metodi tradizionali, con un consumo energetico inferiore e un impatto ambientale ridotto”.
“Questo studio dimostra che è possibile chiudere il ciclo del fosforo in modo efficiente”, ha aggiunto Andrea Mastinu. “Trasformare un rifiuto complesso come le ceneri dei fanghi in una risorsa preziosa non solo riduce la dipendenza dalle importazioni di materie prime critiche, ma promuove una gestione dei nutrienti più rispettosa dell’ambiente”.
Informazioni sulla ricerca
Lo studio è stato supportato dai progetti F.O.S.F.O.R.O. (cofinanziato dalla Regione Lombardia e dall’Unione Europea) e RHIGUS (finanziato dal MUR).
Paper originale: S. Calce, M. Massa, et al., “Sustainable phosphorus recovery from sewage sludge ash through microwave-assisted thermochemical treatment for next-generation fertilizers”, Journal of Cleaner Production.
Fonte: comunicato stampa
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