Rimozione completamente autotrofa dell’azoto: passato, presente e futuro

La scoperta del metabolismo dei batteri anammox (dall’inglese ANaerobic AMMonium OXidation) ha rivoluzionato nell’ultimo decennio la comprensione del ciclo dell’azoto in natura. A differenza della convenzionale via di nitrificazione e denitrificazione, sulla base della quale viene ad oggi operata la rimozione dell’azoto nella maggior parte dei trattamenti depurativi delle acque reflue, i batteri anammox catalizzano l’ossidazione dell’ammonio ad azoto molecolare attraverso la riduzione del nitrito. Il processo di rimozione autotrofa dell’azoto, come viene spesso identificato il processo che sfrutta il metabolismo anammox, si compone in effetti di due fasi: una prima fase di ossidazione di circa metà dell’ammonio a nitrito (nitritazione parziale, PN) ad opera dei convenzionali batteri aerobici ammonio ossidanti (AOB), seguita da una seconda fase in cui i batteri anammox consentono la rimozione dell’azoto attraverso la produzione di azoto molecolare liberato in atmosfera. Il processo è spesso indicato con l’abbreviazione PN/anammox e tale denominazione sarà utilizzata nel seguito dell’articolo. La minor richiesta di aerazione, la natura autotrofa di questi batteri e la minor produzione di fango di supero, rendono il processo basato sul metabolismo anammox molto più conveniente rispetto ai metodi convenzionali, con risparmi complessivi in termini di costi di gestione pari a circa il 40%. Il processo PN/anammox consente inoltre di svincolare il processo di rimozione dell’azoto dall’ossidazione della sostanza organica (come avviene convenzionalmente nel processo di denitrificazione), la cui presenza in adeguate concentrazioni non diventa più elemento limitante per la completezza della rimozione. Inoltre si creano così le basi per recuperare l’energia chimica associata alla sostanza organica attraverso la produzione di biogas ricco in metano tramite il processo di digestione anaerobica. In questa rassegna, quindi, dopo alcuni cenni circa il metabolismo anammox e i vantaggi derivanti dal suo impiego nel trattamento delle acque reflue, saranno descritte le applicazioni tecnologiche che impiegano il processo PN/anammox a piena scala, soffermandosi sulle loro differenze, sia in termini d’implementazione impiantistica che di gestione del processo. La trattazione si conclude con una rassegna dei nuovi campi di applicazione e dei temi su cui si sta concentrando la ricerca internazionale.