Scienza sostenibile: i professori della BYU utilizzano batteri speciali per trasformare i rifiuti in energia rinnovabile

Per anni, le strutture agricole di tutto il paese hanno utilizzato digestori anaerobici per convertire il letame bovino in energia rinnovabile. Tuttavia, questi digestori sono stati limitati a un’efficienza modesta del 30-40%. Ora, una ricerca innovativa guidata da un team di professori della BYU sta rivoluzionando il processo, rendendolo più veloce ed efficiente che mai pretrattando i rifiuti con uno speciale batterio.

I professori della BYU hanno creato il pretrattamento dei rifiuti per migliorare l’estrazione chimica che di solito sfugge ai digestori anaerobici. Il loro design innovativo converte i rifiuti in una zuppa fangosa di piccole molecole concatenate, che viene poi pompata nei digestori esistenti per produrre gas naturale utilizzabile. Il processo aumenta significativamente l’efficienza di cattura del gas metano all’80-85%, realizzando la trasformazione in meno della metà del tempo. Invece dei tradizionali 30-45 giorni, i rifiuti pretrattati, compresi i rifiuti vegetali impegnativi, richiedono solo uno o due giorni di pretrattamento e da cinque a sette giorni in un normale digestore per la completa disgregazione.

“Siamo stati in grado di apportare un miglioramento sostanziale a una tecnologia esistente che penso benedirà il mondo”, ha affermato il professore di chimica e biochimica della BYU Jaron Hansen, coautore dello studio. “Eravamo motivati ​​perché dobbiamo essere buoni amministratori della Terra”. L'ingrediente segreto del pretrattamento? Una combinazione di batteri e archaea che prosperano negli ambienti più estremi della Terra. Gli ipertermofili sopravvivono meglio a temperature comprese tra 170 e 230 gradi Fahrenheit. Con temperature così elevate, uno degli ipertermofili che avvia il pretrattamento dei rifiuti può essere trovato solo nelle sorgenti termali russe. Questi microrganismi esistono da migliaia di anni, ma sono stati recentemente riconosciuti come agenti di trattamento dei rifiuti.

L’implementazione di questa tecnologia di pretrattamento dei rifiuti non è così semplice come sembra. "Non è così semplice come mescolare alcuni batteri e gettarli in un grande serbatoio", ha detto il professore di scienze vegetali e fauna selvatica della BYU Zach Aanderud, coautore dell'articolo. “Utilizziamo molta chimica, genetica e sequenziamento. Si tratta davvero di capire come le piccole cose che non possiamo vedere generano un enorme impatto sulla nostra vita e sull’ambiente”.

I prodotti di scarto generano naturalmente metano quando vengono conservati in stagni o scaricati in discariche, contribuendo infine alle emissioni di gas serra. Catturando questi rifiuti di metano e utilizzandoli per alimentare le case, questa tecnologia riutilizza il metano già rilasciato nell’ambiente. È un modo perfetto per rimuovere i rifiuti - e l'odore che li accompagna - in modo ingegnoso.

“Guardando al futuro, considero questo un enorme vantaggio”, ha affermato Aanderud. “Stiamo riducendo la quantità di rifiuti creata da una popolazione in continua crescita e stiamo generando energia in modo rinnovabile che possiamo utilizzare direttamente”.

Aanderud ha affermato che l’energia rinnovabile può aiutare il mondo a fare meno affidamento sui combustibili fossili e sul fracking, altre fonti di emissioni di gas serra. La bonifica dei rifiuti preverrà anche la contaminazione dell’acqua dovuta a fuoriuscite tossiche.

Il processo brevettato di pretrattamento dei rifiuti della BYU sta già mostrando risultati promettenti in applicazioni reali. Le aziende lattiero-casearie dell’Indiana e del Wisconsin hanno già implementato il pretrattamento nelle loro attività quotidiane, producendo ciascuna energia sufficiente ad alimentare una piccola città. Importanti società di ingegneria come Jacobs e Aqua Engineering stanno utilizzando il design brevettato per convertire i rifiuti urbani in gas naturale, contribuendo ulteriormente alla produzione di energia sostenibile.

Come ulteriore vantaggio, la nuova tecnologia di pre-digestione non richiede alcuna infrastruttura nuova o costosa. Gli scienziati possono utilizzare i serbatoi esistenti per catturare il metano, incanalandolo direttamente nei tubi che trasportano il gas naturale nelle case.

I professori della BYU Hansen e Aanderud lavorano a questo progetto da oltre sette anni con l'aiuto di più di 30 studenti universitari e tre studenti laureati. I loro risultati sono stati pubblicati nel 2021 e apparsi sulla copertina del prestigioso Biofuel Research Journal. Da allora, il gruppo ha lavorato per migliorare il proprio design.