La crescita della popolazione, il cambiamento dell’alimentazione e dello stile di vita, l’agricoltura moderna e l’allevamento intensivo di bestiame sono i principali fattori responsabili dell’aumento della produzione alimentare osservato negli ultimi 50 anni, che ha raggiunto circa 24 milioni di tonnellate di cibo al giorno in tutto il mondo. L’uso eccessivo associato di fertilizzanti chimici nel settore agricolo provoca elevati impatti ambientali, come l’eutrofizzazione e le emissioni di gas serra, insieme allo sfruttamento del suolo, dell’acqua e delle risorse naturali. Inoltre, come risultato delle attività agricole, viene generata un’enorme quantità di rifiuti, con letame di bestiame come contributo principale.
Pertanto, sono necessarie soluzioni sostenibili innovative per ridurre la pressione sulle risorse limitate, per diminuire la quantità di input chimici in agricoltura e per promuovere una gestione più responsabile dei rifiuti. Nell’ottica dell’economia circolare, il riutilizzo e la valorizzazione dei rifiuti agricoli sono di fondamentale importanza per favorire la produzione di fertilizzanti a base biologica. Inoltre, le tecnologie di trattamento dei rifiuti, come la digestione anaerobica e la carbonizzazione idrotermale, rappresentano una soluzione per stimolare il recupero di materia ed energia.
I nutrienti, come fosforo, azoto e potassio, possono essere recuperati dal letame per produrre ingredienti fertilizzanti di alta qualità, come struvite e K-struvite. Lo scopo della tesi è quello di studiare diverse strategie per il recupero dei nutrienti da tale fonte secondaria. Le attività sperimentali saranno svolte su scala di laboratorio, al fine di sviluppare tecnologie innovative da scalare nell’ambiente pertinente, in collaborazione con le parti interessate industriali. Una possibile via di recupero riguarderà il recupero di azoto e fosforo dalla frazione liquida del digestato mediante precipitazione selettiva, scambio ionico o altre tecniche di separazione/purificazione. Il recupero sarà ottimizzato per massimizzare l’efficienza di recupero dei nutrienti e le caratteristiche dei prodotti recuperati, riducendo al minimo l’aggiunta di prodotti chimici e l’uso di energia, per garantire la fattibilità tecnico-economica della soluzione e la sostenibilità ambientale.

Docente di riferimento: Dott. Andrea Turolla – andrea.turolla@polimi.it