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Venerdì 22/11/2013

Fitodepurazione, un sistema naturale ed efficace per smaltire i reflui enologici

Pubblichiamo uno studio di particolare interesse a cura dell'Ingegnere ambientale Riccardo Bresciani e dell'agronomo Gianni Forte. Nell'articolo, si mettono in luce i vantaggi della fitodepurazione per le cantine rispetto ai sistemi tradizionali: minor impatto ambientale, meno consumi, costi ridotti
Fitodepurazione, un sistema naturale ed efficace per smaltire i reflui enologici
Impianto di fitodepurazione Az.Agricola Vaira, Barolo - Agosto 2013

INTRODUZIONE

Può capitare di ritenere che i reflui di cantina, essendo costituiti per lo più da sostanze organiche, non rappresentino un problema ambientale. Nella realtà le acque reflue prodotte nel corso della produzione di vino sono caratterizzate da un alto contenuto  di carico organico (fino a 10 volte rispetto agli scarichi civili) e di nutrienti (in primis Azoto e Fosforo), e da una elevata acidità. Inoltre, le ampie  fluttuazioni stagionali, sia in termini di quantità prodotte che di caratteristiche chimico-fisiche, conferiscono agli scarichi delle cantine un elevato carico inquinante: si pensi,  a titolo indicativo che, nella fase di vendemmia,  una vinificazione di circa 5000 quintali di uva ha un impatto simile a quello generato da una comunità di  250 abitanti.

Ne deriva che anche i reflui enologici - se non opportunamente trattati - producono non pochi problemi gestionali se recapitati nella pubblica fognatura. Peggio ancora se scaricati incautamente direttamente nei corsi d’acqua, con dirette conseguenze alla fauna ittica e sull’intero ecosistema fluviale. Allo stato attuale la normativa nazionale (D.L. 152/06) obbliga tutte le attività produttive ad adeguarsi in modo che gli inquinanti rientrino in determinati limiti, definiti mediante parametri tabellari.

Le Amministrazioni Locali, seppur con politiche diverse, favoriscono la realizzazione dei depuratori per le cantine esistenti (a titolo di esempio il P.S.R. 200//2013 del Piemonte ha previsto attraverso le misure 1.2.1 e 2.1.6 la possibilità di finanziare impianti di questo genere). Non meno importante, infine, un rinnovato senso civico inducono ad una naturale riflessione sul problema dei reflui, per il rispetto dell’ecosistema e del paesaggio agrario in cui opera il Sistema Produttivo Vitivinicolo.

LA FITODEPURAZIONE

Le tecniche di  fitodepurazione, basate  sulla  riproduzione  di  zone  umide  con  l’amplificazione  dei  meccanismi di depurazione naturali caratteristici di questi sistemi, offrono una efficace  alternativa a costi di realizzazione contenuti, soprattutto in fase di gestione, con un bassissimo consumo di energia. Negli  ultimi  anni tali tecniche hanno visto una notevole diffusione, e si sono dimostrate  come  le più efficienti ed adeguate nei casi in cui si debbano gestire notevoli variazioni quali-quantitative dei reflui da trattare ed in presenza di alti carichi organici come quelli prodotti da aziende agro-alimentari.

Gli impianti di fitodepurazione sfruttano la naturale capacità depurativa degli ecosistemi naturali e si presentano come piccoli canneti (vengono infatti impiegate per lo più le comuni Cannucce Palustri, Phragmites Australis) capaci di inserirsi positivamente nel paesaggio agrario.

ANALISI PUNTUALE  DI UN CASO CONCRETO

Tra le numerose esperienze sviluppate con successo, si cita - a puro titolo di esempio - la Casa Vinicola Luigi Cecchi & Figli, che nella cantina principale di Castellina in Chianti (SI) tratta le  acque  reflue  derivanti  dall’attività  di imbottigliamento mediante impianto di fitodepurazione fin dal 2000 (si veda la Galleria Fotografica al fondo dell'articolo)

In origine il trattamento di circa 30 mc/giorno era svolto da un semplice sistema a flusso sommerso orizzontale seguito da un sistema a flusso libero ricavato riqualificando il vecchio lago di raccolta degli scarichi. Il sistema ha sempre mostrato ottime rese depurative, assieme ad un forte accento di naturalità dato soprattutto dal sistema a flusso libero finale, una vera e propria zona umida che in primavera mostra tutto il suo splendore grazie alla notevole varietà di piante acquatiche in essa sviluppatesi (tra cui iris d’acqua, ninfee, mazzasorda, ecc). Col tempo la produzione è aumentata e con essa gli scarichi da depurare: il sistema ha retto comunque bene per diversi anni l’aumento di volumi da depurare, mentre parallelamente si portava avanti il progetto e la realizzazione di nuove vasche di fitodepurazione, che garantiscono ora a regime una potenzialità di 100 mc/g

Nell’estate 2009 è stato terminato l’ampliamento dell’impianto esistente, situato a valle dello stabilimento produttivo in località Castellina in Chianti (SI); la costruzione del nuovo impianto si è resa necessaria in previsione di un incremento di produzione da30 a70 mc/giorno.

Il nuovo impianto è un sistema di fitodepurazione di tipo multistadio così strutturato:

-         Vasca di equalizzazione e carico;

-         Sistema  di  fitodepurazione  a  flusso  verticale  per  il  trattamento  dei  reflui  grezzi

-         (VRBF);

-         Sistema di fitodepurazione a flusso sommerso orizzontale (SFS-h);

-         Sistema di fitodepurazione a flusso libero (FWS);

-         Filtro naturale a sabbia;

-         Scarico nel in corpo idrico superficiale

L’impianto  ha  dimostrato  fin  dai  primi  mesi  di  funzionamento  elevati rendimenti  depurativi, con percentuali di abbattimento del carico organico intorno al 95%. Negli ultimi 4 anni di monitoraggio (2009-2013) la concentrazione media di COD  in ingresso  è  stata  di  circa 3000  mg/l,  quella  in  uscita  al di sotto di 50  mg/l. Attualmente il COD in uscita varia tra i 20 ed i 40 mg/l, risultati assolutamente sorprendenti per qualsiasi tecnologia depurativa. L’impianto  inoltre  risponde  efficacemente anche in occasione di punte di carico (COD fino a 7000 mg/l) producendo  sempre un effluente conforme alla Normativa sugli scarichi (D.Lgs. 152/2006), secondo cui il COD deve risultare inferiore a 160 mg/l. I risultati dell’esperienza sono stati presentati alla “12a Conferenza Internazionale  sui  sistemi  di  depurazione  naturale  per  il  controllo  dell’inquinamento”, svoltasi a Venezia nell’Ottobre 2010.

L’impianto di Cecchi Castellina ha un ulteriore carattere innovativo: una particolare vasca di fitodepurazione permette di evitare il ricorso a trattamenti di sedimentazione primaria (fosse Imhoff o tricamerali). L'impianto, di  conseguenza, non  produce  fanghi  in  quanto  i  materiali sedimentati sulla superficie delle vasche formano una crosta con un tasso di crescita di 1,5-2 cm l’anno che viene rimossa ogni 10-15 anni, quando ha raggiunto un elevato grado di stabilizzazione e può essere impiegata come ammendante organico all’interno della stessa azienda.

I  sistemi  per  il  trattamento  dei  reflui  grezzi  (VRBF)  sono  stati  testati  in  Francia  dal CEMAGREF (Ente di Ricerca per l’Ingegneria dell’Agricoltura e dell’Ambiente) su oltre 1000 impianti e garantiscono, oltre ad un’elevata efficienza depurativa, un’estrema semplicità gestionale. 

CONFRONTO CON ALTRI TIPI DI IMPIANTI

Se si fossero impiegati tradizionali sistemi di sedimentazione primaria, i fanghi prodotti  sarebbero  dovuti  essere  portati  via  con  autospurgo  e  smaltiti  in  impianti  di depurazione autorizzati a ricevere extraflussi con conseguenti consumi energetici per il loro trattamento ed emissione di CO2 per il trasporto. Ad esempio, considerando i dati caratteristici di produzione di fanghi presenti in letteratura (Masotti et al., 2005), e assumendo una concentrazione di BOD in ingresso di 1300 mg/l e una portata di 70 m3/giorno, si otterrebbe una produzione di fanghi pari a circa 12 t/anno di Sostanza Secca con un sistema di sedimentazione primaria come pretrattamento della fitodepurazione; con un sistema a fanghi attivi tale quantità di fanghi quasi raddoppia, circa  22  t/anno di Sostanza Secca  (corrispondenti  a  440  mc/anno  di  fanghi  con  un contenuto in solidi del 5%).

L’impianto in esame non produce alcuna tipologia di rifiuti in quanto anche le canne sfalciate, circa 5-7 t/anno, vengono riutilizzate all’interno dell’azienda per pacciamature delle aree verdi esistenti.

Un altro aspetto rilevante dal punto di vista ambientale riguarda i materiale impiegati per la realizzazione dell’impianto: si tratta in larga parte di materiali reperibili in loco, come gli inerti per il medium di riempimento delle vasche e le piante (riducendo in questo modo le distanze di trasporto e le emissioni da esso derivanti) o ecocompatibili come ad esempio la geomembrana in PEAD per l’impermeabilizzazione delle vasche. 

CONSUMO ENERGETICO a CONFORNTO

Da un punto di vista energetico, i consumi tipici di impianti a fanghi attivi ad aerazione prolungata a flusso continuo o SBR riportati in letteratura (Masotti et al., 2005), variano fra 55-80 kWh/ae all’anno. L’impianto in questione, considerando il carico organico, ha una potenzialità di circa 1500 ae, per cui i consumi energetici con impianti di tipo tradizionale sarebbero  dell’ordine di  82.500 kWh/anno.

Nell’impianto  di  fitodepurazione di Cecchi i consumi energetici  sono  riconducibili  alle  pompe  per  l’alimentazione  del  sistema  a  flusso verticale, al miscelatore presente nella vasca di equalizzazione e alla pompa presente nel FWS, che alimenta il filtro a sabbia. Ipotizzando 264 giorni di funzionamento all’anno (22 giorni al mese per 12 mesi), si ottiene un consumo annuo di 7815 kWh/anno inferiore del 91% rispetto ai sistemi tradizionali.

In generale, gli impianti di fitodepurazione comparati con i tradizionali impianti a fanghi attivi per cantine presentano costi di investimento minori di almeno il 30% se si è in possesso dell’area per la sua realizzazione, e costi di manutenzione circa 10 volte inferiori, grazie al minor consumo energetico (spesso nullo quando si riesce ad operare interamente per gravità), al ridotto volume di fanghi generato, alla gestione semplice e conducibile direttamente dal personale della cantina, all’assenza di prodotti chimici. Inoltre i rendimenti depurativi sono migliori e più costanti nel tempo, laddove nei sistemi a fanghi attivi gli alti carichi in vinificazione portano spesso a notevoli problemi gestionali per l’elevato sbilanciamento degli inquinanti rispetto agli altri periodi di lavoro.

CONCLUSIONI

In conclusione la fitodepurazione rappresenta quindi un’ottima opportunità  per il trattamento  di  acque  reflue  derivanti  dall’attività  di  una  cantina  a  basso  impatto ambientale, che può è sta trovando larga applicazione in Italia dove sono presenti numerose piccole e medie imprese operanti nel settore vitivinicolo. La filiera proposta coniuga bassi consumi  energetici,  semplicità  realizzativa  e  gestionale,  tutela  ambientale  e  limitata produzione di rifiuti. 

Riassumendo i benefici ambientali derivanti dal trattamento dei reflui  vinicoli con impianto di fitodepurazione sono i seguenti: 

-         Tutela dei corpi idrici superficiali grazie all’emissione di un effluente conforme alla normativa sugli scarichi di acque reflue industriali;

-         Creazione di un habitat ad elevata biodiversità;

-         Eliminazione della produzione di rifiuti (fanghi) da trasportare e smaltire;

-         Assenza di additivi o altri prodotti chimici nella filiera di trattamento;

-         Riduzione dei consumi energetici rispetto ad impianti tradizionali;

-         Utilizzo di materie prime in prevalenza locali ed ecocompatibili.

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Autori 

Riccardo Bresciani - Ingegnere ambientale (IRIDRA srl)

Gianni Forte- Agronomo

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NELLA GALLERIA FOTOGRAFICA

1) Impianto in fase di ultimazione per la Az. Agr. Cascina Castlet, Costilgiole d’Asti (AT) – Giugno 2013 

2) Impianto per la Cantina Val delle Rose  (SI) – in attività dal 200 

3) impianto per la Cantina Sociale di Casorzo (AT) – in attività dal 2005

4) Impianto per la Cantina Ornellaia di Bolgheri, Castagneto Carducci (Li) – in attività dal 2001

5) Impianto per la Cantina Cecchi di Castellina, premiato nel 2010 con il premio Toscana Ecoefficiente

 

 

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Fonte Riccardo Bresciani e Gianni Forte
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