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Molte persone sentono la parola "acque reflue" e pensano semplicemente a una sporca e sgradevole pozza di immondezza. In realtà, le acque reflue sono questo e anche peggio: contengono vari batteri, funghi, parassiti e virus che influenzano negativamente la salute individuale e pubblica. E-coli, salmonella, tifo, ascaridi ed epatite (A e B) sono tra gli organismi presenti nelle acque reflue. Sebbene sembri un male ambientale irrimediabile, le acque reflue contengono in realtà qualcosa di valore: il biogas. La capacità di estrarre anidride carbonica (CO₂) e metano (CH₄) da questo sottoprodotto apparentemente orribile ha enormi implicazioni per la qualità ambientale e la conservazione dell'energia. Tutto inizia con la digestione anaerobica.
Il biogas proveniente dalle acque reflue può alimentare motori a combustione che lo convertono in energia meccanica. A sua volta, questo dinamismo può alimentare un generatore per produrre elettricità. Così, ciò che un tempo era meno che inutile è ora una risorsa naturale. Il biogas può alimentare un veicolo o un intero sistema di trasporto pubblico — e attualmente fa entrambe le cose. Come notato sopra, il biogas è composto principalmente da anidride carbonica e metano. Contiene anche piccole quantità di azoto, idrogeno e monossido di carbonio. Questi componenti possono essere presenti in cumuli di compost, paludi, letame animale, escrementi di fauna selvatica ecc. Possono anche essere distillati da fonti come le acque reflue.
Non tutte le acque reflue sono create uguali — almeno in termini di produzione di biogas. La quantità di solidi all'interno di un dato volume d'acqua; la posizione dell'acqua su una scala di pH (acidità vs. alcalinità); e la temperatura, tutti questi fattori entrano in gioco per quanto riguarda l'idoneità delle acque reflue per il trattamento con biogas. Lo stesso vale per la forza organica — un termine strano, sì — che è una misura di quanto ossigeno viene assorbito per decomporre il materiale organico presente nell'acqua. Le acque reflue a bassa concentrazione possono essere trattate più efficacemente aerobicamente; il substrato ad alta concentrazione, anaerobicamente.
L'obiettivo del trattamento delle acque reflue tramite digestore anaerobico è ridurre al minimo la quantità di fanghi da smaltire. L'acqua e i fanghi vengono depositati in un serbatoio iniziale dove rimangono tra 10 e 20 giorni, riscaldati a una temperatura di poco inferiore a 100 gradi Fahrenheit. Non è presente ossigeno. Ciò facilita la trasformazione della materia organica ivi contenuta. Nel serbatoio successivo, i materiali costituenti vengono vagliati e separati: i fanghi si depositano sul fondo del serbatoio con l'acqua che sale sopra. Questo riduce il volume di materiale di scarto che dovrà effettivamente essere smaltito. Successivamente, i fanghi vengono addensati e stabilizzati. Il risultato di questa attività di trattamento delle acque reflue tramite digestori è che dal 40 al 60 percento dei solidi organici che compongono i fanghi viene convertito in CH₄ e CO₂. Il metano è il biogas più utile per il trattamento delle acque reflue per la sua capacità di combustione. Della produzione di biogas dal trattamento delle acque reflue, questo CH₄ costituisce tra il 60 e il 65 percento.
L'utilizzo di tecniche anaerobiche è ottimale quando la forza organica delle acque reflue è maggiore. Ciò significa che c'è più materia organica per ogni dato volume di acque reflue. Questo a volte è quantificato come oltre 4.000 ppm (parti per milione). Tali concentrazioni si trovano spesso nelle acque reflue provenienti dagli impianti di lavorazione di alimenti e bevande, per esempio, mentre quelle emesse da alcune raffinerie e impianti fognari municipali possono avere concentrazioni inferiori a 1.000 ppm e possono suggerire opzioni aerobiche. In termini di investimento, consumo energetico e resa di fanghi, la digestione anaerobica è inferiore a quella aerobica.
Lo South Treatment Plant di Renton, Washington, ospita una cella a combustibile che converte 154.000 piedi cubi di biogas in un megawatt di elettricità ogni giorno. Questa produzione è sufficiente per alimentare 1.000 famiglie. Poiché viene utilizzata, invece, per alimentare l'impianto di trattamento, fa risparmiare al Dipartimento di Risorse Naturali e Parchi della Contea di King quasi 400.000 dollari all'anno. La Central Marin Sanitation Agency gestisce un impianto di recupero delle risorse idriche a San Rafael, CA. Attraverso la digestione anaerobica, la CMSA produce quasi tutta la propria energia, vendendo il surplus alla rete. Questo impianto processa da nove a 13 milioni di galloni di acque reflue al giorno.
Se il vostro impianto rilascia acque reflue, avete interesse ad assicurarvi che i suoi pericoli siano ridotti. Inoltre, trarrete beneficio anche quando tale scarico avrà un utilizzo pratico in termini di produzione di energia. Industrie diverse come l'agricoltura, i prodotti farmaceutici, il petrolio, la produzione chimica, l'industria manifatturiera e la tecnologia dell'informazione devono gestire i sottoprodotti di scarto in misura maggiore o minore. Con la digestione anaerobica, questi pilastri dell'economia moderna possono essere certi che le loro impronte ambientali sono meno profonde — persino invisibili — grazie a questo principio scientifico. Meglio ancora, c'è meno dipendenza dai combustibili fossili e più da quello che un tempo era un rifiuto tossico. La digestione anaerobica promette un futuro più pulito.
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