Studio di fattibilità sull’aumento della biodegradabilità delle percolazioni di discarica fresche e vecchie mediante precipitazione chimica combinata e processi di Fenton

Perché conta l’acqua sotto le discariche

Ogni discarica perde liquidi. Quando l’acqua piovana filtra attraverso cumuli di rifiuti, raccoglie un cocktail di sostanze disciolte, metalli e composti azotati, formando un liquido scuro chiamato percolato. Se questo percolato non viene trattato correttamente, può infiltrarsi in fiumi e falde acquifere, mettendo a rischio l’acqua potabile e gli ecosistemi. Lo studio descritto in questo articolo si pone una domanda pratica: è possibile trasformare questo liquido ostinato e fortemente inquinato in qualcosa che i microrganismi naturali possano completare più facilmente?

Il liquido nascosto sotto i nostri rifiuti

Il percolato è più di semplice acqua sporca. Può contenere metalli pesanti come piombo e arsenico, elevate concentrazioni di ammoniaca e sostanze organiche persistenti che non si degradano facilmente. La sua composizione cambia con l’età della discarica. Nelle sezioni “fresche”, di età inferiore a circa cinque anni, il percolato è ricco di materia organica facilmente digeribile, perciò il trattamento biologico può funzionare abbastanza bene. Nelle sezioni “vecchie”, oltre i dieci anni, il materiale facilmente degradabile è esaurito e ciò che rimane è un insieme di molecole complesse e resistenti come acidi umici e fulvici, insieme a livelli crescenti di ammoniaca. Questi percolati più datati sono più difficili e costosi da trattare e possono sovraccaricare i sistemi biologici convenzionali.

Una catena di trattamento in tre fasi

I ricercatori si sono concentrati sul complesso della discarica di Aradkooh vicino a Teheran, che ospita sia zone di rifiuti giovani sia vecchie, permettendo un confronto diretto tra percolati freschi e vecchi nelle stesse condizioni climatiche e geologiche. Hanno testato una catena di trattamento con tre passaggi principali. Primo, hanno aggiunto calce, una polvere semplice ed economica, per aumentare il pH e favorire la precipitazione dei metalli disciolti in particelle solide che possono sedimentare. Secondo, hanno rimosso l’ammoniaca rendendo l’acqua fortemente alcalina e insufflando aria, spingendo l’ammoniaca dalla fase liquida a quella gassosa dove può essere catturata. Terzo, hanno impiegato un metodo chimico noto come processo di Fenton, in cui perossido di idrogeno e ferro reagiscono per generare radicali idrossilici altamente reattivi che attaccano e frammentano le molecole organiche più resistenti.

Rendere l’inquinamento difficile più facile per i microrganismi

Il team ha valutato il successo osservando come cambiava il rapporto tra “cibo” e carico organico totale, utilizzando un indice comune che confronta quanta ossigeno i microrganismi avrebbero bisogno per degradare il materiale rispetto a quanto è presente complessivamente. Valori più alti indicano una maggiore biodegradabilità. La sola calcinazione con calce ha rimosso una grande quantità di metalli pesanti e ha ridotto l’ammoniaca di circa il 93 percento dopo la fase di stripping, migliorando leggermente questo indice di biodegradabilità sia nei percolati freschi sia in quelli vecchi. La vera trasformazione è avvenuta dopo la fase di Fenton. Regolando con cura la quantità di perossido di idrogeno e ferro utilizzata e la durata della reazione, i ricercatori sono riusciti a più che raddoppiare questo indice. Nel percolato fresco è aumentato da circa 0,29 a 0,67, e nel percolato vecchio da circa 0,23 a 0,73, portando entrambi in un intervallo in cui il trattamento biologico diventa molto più efficace.

Regolare uno strumento chimico potente

Poiché il processo di Fenton può sia favorire sia ostacolare il trattamento a seconda di come viene eseguito, i ricercatori hanno usato strumenti di progettazione statistica per mappare come tre fattori interagissero: il rapporto perossido/ferro, la dose totale di perossido e il tempo di reazione. Hanno constatato che troppo poco perossido o ferro genera un numero insufficiente di radicali reattivi, mentre troppo porta a reazioni collaterali inefficaci che consumano questi radicali. Il punto ottimale variava leggermente tra percolato fresco e vecchio, ma in entrambi i casi un rapporto moderato perossido‑ferro, condizioni prossime all’acidità e tempi di reazione intorno a un’ora o poco più fornivano il miglior equilibrio tra rimozione degli inquinanti e aumento della biodegradabilità.

Dalla panca di laboratorio alle discariche reali

Alla fine, l’approccio combinato di calce e Fenton ha rimosso oltre l’80 percento del carico organico complessivo sia dai percolati freschi sia da quelli vecchi, ha ridotto nettamente metalli tossici e ammoniaca e ha trasformato un’acqua di scarico molto ostinata in una che i sistemi biologici possono gestire molto più facilmente. Per il lettore non tecnico, il messaggio chiave è che una sequenza relativamente semplice di passaggi chimici può rendere il liquido percolante dalle discariche molto più sicuro e più facile da depurare. Prima che tali metodi vengano applicati su larga scala, gli autori sottolineano che gli ingegneri dovranno testarli su impianti pilota, gestire i fanghi e l’uso aggiuntivo di reagenti e ottimizzare i costi. Ma questo lavoro indica una strada promettente verso acque più pulite e discariche più sicure, anche decenni dopo che i rifiuti sono stati interrati.

Citazione: Rasolevandi, T., Naddafi, K., Hassanvand, M.S. et al. Feasibility study on enhancing the biodegradability of fresh and old landfill leachate using combined chemical precipitation and Fenton processes. Sci Rep 16, 14154 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42622-9

Parole chiave: percolato di discarica, trattamento delle acque reflue, ossidazione avanzata, inquinamento ambientale, qualità dell’acqua