Valorizzazione della biomassa microalgale coltivata su acque reflue agro-zootecniche

Recently, the integration of microalgal cultivation into wastewater treatment plants has been proposed as a solution to reduce treatment costs while producing valuable biomass. To improve the environmental sustainability and the economic competitiveness of the whole process, the biomass grown has to be further converted into valuable products. This research is aimed at assessing the feasibility of using the algal-bacteria suspension grown in an out-door raceway fed on a piggery wastewater for biogas production and bioplastics synthesis (through VFA production). Batch and continuous anaerobic tests were conducted to evaluate the effects of adding to the microalgal biomass carbonaceous substrates (deproteinated cheese whey and cellulose) to improve the C/N of the feed. Results of batch mesophilic BMP tests revealed the poor degradability of the algal suspension composed by Scenedesmus sp. and Chlorella sp. (<119 mLCH4/gCOD). Adding deproteinated cheese whey and cellulose (80% as COD) to the algal sludge increased the overall and specific methane yield for both continuous and batch tests. However, no synergistic effects were detected neither in batch nor in continuous trials, although slight improvements in the degradation kinetics were observed in batch tests but not confirmed in continuous mode. The acidogenic fermentation tests of microalgal biomass composed prevalently by Chlamydomonas sp. led to interesting results, since the VFA yield was close to 45% (0,45 gCOD-VFA/gCOD-substrate). Differently, the fermentation of Scenedesmus sp. e Chlorella sp. gave satisfactory results only after an alkaline pre-treatment (pH = 11), leading to VFA yields of about 35%.

L’integrazione della coltivazione di microalghe con impianti di trattamento di acque reflue è emersa recentemente quale efficace soluzione per ridurre gli oneri associati alla depurazione dei reflui e produrre contemporaneamente biomassa algale. La valorizzazione della biomassa microalgale si configura come un aspetto chiave per migliorare la sostenibilità ambientale e la competitività economica di questi processi. Le attività realizzate nell’ambito del presente elaborato sono finalizzate a valutare il potenziale della biomassa algale, coltivata su reflui agro-zootecnici a scopo di biorisanamento, quale substrato per la produzione di biogas e bio-plastiche (tramite fermentazione a VFA). A questo scopo sono state condotte prove di digestione anaerobica in batch e in continuo per valutare gli effetti dell’aggiunta di substrati carboniosi (siero di latte deproteinizzato e cellulosa) alla biomassa algale per migliorare il rapporto C/N dell’alimento. I risultati delle prove di BMP hanno rivelato una bassa degradabilità delle alghe appartenenti ai generi Scenedesmus e Chlorella (<119 mLCH4/gCOD). L’aggiunta alla sospensione algale di siero di latte deproteinizzato e cellulosa (all’80% come COD nella miscela) ha determinato l’incremento della produzione assoluta e specifica di metano, sia per le prove in batch che per la digestione in continuo. Tuttavia non si sono registrati effetti sinergici in nessuna delle sperimentazioni. La co-digestione ha portato ad un apparente miglioramento della cinetica durante le prove in batch, non confermato però durante la digestione in continuo. Le prove di fermentazione ad acidi grassi volatili (VFA) hanno fornito ottimi risultati relativamente alla biomassa algale grezza costituita in prevalenza da Chlamydomonas sp., con rese di acidificazione anche attorno al 45% (0,45 gCOD-VFA/gCOD-alghe). Diversamente la fermentazione di Scenedesmus sp. e Chlorella sp. ha dato risultati soddisfacenti solo in seguito a pretrattamenti alcalini (pH = 11) con rese di acidificazione dell’ordine del 35%.