Fitodepurazione: cosa significa e come si predispone un Impianto Idoneo

Questo Approfondimento apre una serie di articoli dedicati alla Fitodepurazione, una tipologia di sistemi di depurazione che si basa sulla capacità degli organismi vegetali di assorbire i vari composti organici disciolti nelle acque.
L'esigenza di ricercare sistemi di trattamento delle acque reflue con caratteristiche "sostenibili" ha favorito negli ultimi anni lo sviluppo di sistemi che sfruttato la componente "naturale" che sta alla base di un qualsiasi sistema di depurazione senza richiedere l'impiego di componenti meccanici complessi ad elevato consumo energetico.

La Fitodepurazione è un sistema di trattamento delle acque reflue, progettato e costruito per riprodurre artificialmente i naturali processi autodepurativi presenti negli ambienti umidi. L'attività depurativa è determinata da complesse interazioni tra processi di tipo chimico, fisico e biologico derivanti da un'azione combinata tra substrato, piante, refluo e microrganismi presenti. La fitodepurazione è un sistema naturale di depurazione delle acque di scarico costituito da un bacino impermeabilizzato riempito con materiale ghiaioso e vegetato da piante acquatiche e non.



All'uscita si ottiene esclusivamente acqua depurata a norma di legge, senza alcuna produzione di fanghi. La fitodepurazione è quindi la risposta naturale agli impianti di depurazione delle acque di scarico. Questa tecnologia prevede che le acque reflue vengano depurate mediante l'uso di un bacino impermeabilizzato in cui il substrato ghiaioso e quello vegetale combinano la loro azione al fine di rendere pulita l'acqua. Il processo di depurazione è del tutto ecologico e non prevede l'utilizzo di sostanze inquinanti. L'acqua non depurata scorre nel letto di ghiaia e piante acquatiche: qui entrano in gioco dei microrganismi che, attraverso reazioni biochimiche, eliminano le sostanze inquinanti presenti.
L'azione delle piante è fondamentale perché nelle loro radici si sviluppano i microrganismi necessari all'intero sistema: essi, assorbendo l'ossigeno prodotto dalle specie vegetali, innescano i processi chimici necessari alla depurazione dell'acqua.
Il sistema di fitodepurazione racchiude in sé tecnologia ed ecologia: le sostanze inquinanti presenti nell'acqua vengono estratte senza il ricorso di energia aggiunta e di parti elettromeccaniche.

Si aprono degli scenari interessanti per i sistemi ecologici.

Le specie vegetali utilizzate nei sistemi di depurazione naturale sono piante che vivono normalmente nelle zone umide (piante acquatiche e idrofile), adattate a crescere in suoli parzialmente o perennemente saturi d'acqua. Le piante costituiscono il primo anello di tutte le catene biologiche dell'ambiente subaereo, grazie alla clorofilla che permette loro di trasformare l'energia solare in energia chimica, utilizzabile da tutti gli esseri viventi.
Per esplicare questa fondamentale funzione i vegetali superiori necessitano di un ambiente tale da garantire la disponibilità di luce, di acqua e degli elementi chimici necessari ad operare le sintesi organiche. Pertanto, nei sistemi di fitodepurazione il substrato, le caratteristiche chimiche delle acque reflue e le condizioni climatiche rappresentano gli elementi fondamentali che influiscono sulla componente vegetale.

Le piante utilizzate nei sistemi di fitodepurazione posseggono la capacità di catturare l'ossigeno attraverso l'apparato fogliare e di condurlo, lungo il fusto, fino alle radici. Sono piante autoctone, per lo più erbacee perenni, capaci di adattarsi a condizioni di saturazione e di eutrofizzazione con uno sviluppo sotterraneo. La vegetazione svolge diverse funzioni, ripartite tra le diverse componenti strutturali. La parte sommersa delle piante acquatiche esplica la duplice funzione di filtro e di supporto per la popolazione microbica.
Ulteriori funzioni svolte dalla vegetazione sono la riduzione del volume del refluo attraverso l'assorbimento radicale e la traspirazione fogliare, l'assorbimento e l'asportazione di fitonutrienti e di elementi tossici, la filtrazione del refluo.


Le tecniche di fitodepurazione possono essere classificate in base alla prevalente forma di vita delle piante acquatiche che vi vengono utilizzate:
• sistemi a microfite (alghe unicellulari)
• sistemi con macrofite (piante superiori) acquatiche galleggianti
• sistemi con macrofite radicate sommerse
• sistemi con macrofite radicate emergenti

Questi ultimi sistemi possono subire una ulteriore classificazione dipendente dal cammino idraulico delle acque reflue:
• sistemi a flusso superficiale o libero (FWS - Free Water Surface)
• sistemi a flusso sub-superficiale o sommerso (SFS: Subsurface Flow Sistem) a sua volta suddivisi in:
• sistemi a flusso sommerso orizzontale (SFS-h o HF: Subsurface Flow System - horizontal)
• sistema a flusso sommerso verticale (SFS-v o VF: Subsurface Flow System - vertical)



I sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue domestiche più comunemente utilizzati sono quelli con macrofite radicate emergenti e tra questi quelli a flusso sommerso sono quelli che hanno avuto il maggior sviluppo poiché risultano più efficienti in quanto:
• il medium di crescita, nei sistemi a flusso sommerso, fornisce una maggiore superficie di contatto per i microrganismi, responsabili dei processi depurativi, rispetto ai sistemi a flusso superficiale. Quindi la risposta al trattamento è più rapida e la superficie richiesta per l'impianto è minore rispetto a quella necessaria per sistemi FWS progettati per il trattamento dello stesso tipo di reflui;
• nei sistemi a flusso sommerso il livello dell'acqua e l'accumulo dei detriti vegetali sulla superficie dell'impianto offrono un protezione termica maggiore che nei sistemi FWS
• nei sistemi a flusso sommerso il rischio dell'insorgenza di odori o dello sviluppo di insetti è molto limitato e, pertanto, l'area adibita all'impianto può essere utilizzata dal pubblico ed è possibile prevederne la dislocazione anche in prossimità di centri urbani, con un ottimale inserimento nell'ambiente circostante.

I sistemi a flusso libero sono utili per le grosse utenze e con funzioni di trattamento terziario. Il substrato drenante o medium di crescita deve essere realizzato in base alle caratteristiche di porosità e conducibilità idraulica che influisce sul tempo di residenza dei liquami. Al tal fine è preferibile utilizzare ghiaia non frantumata e sabbia lavata o altri materiali equivalenti.
Il medium rappresenta il supporto sui cui radicano le macrofite emergenti e proliferano le pellicole batteriche (biofilm) che innescano le trasformazioni biologiche e chimiche di base. Il fondo dello scavo in cui dovranno essere realizzate le vasche deve essere impermeabile per evitare la percolazione in falda freatica. Se il terreno del fondo non è naturalmente impermeabile (permeabilità ≥ 10-7 m/s), si deve procedere artificialmente. L'impermeabilizzazione artificiale può essere effettuata con uno strato di argilla o, come succede più comunemente, con teli in vari materiali (PVC, HDPE, EPDM) di spessore idoneo.
Le piante più utilizzate in questo tipo di sistemi sono quelle denominate macrofite (piante superiori) acquatiche.
L'essenza più utilizzata in tutta Europa è il Phragmites australis, o cannuccia di palude, per il suo ruolo di pompa di ossigeno; infatti questa è un'elofita che ha la caratteristica di trasportare l'ossigeno atmosferico fino in profondità nel medium di riempimento grazie ai suoi lunghi rizomi, creando microzone ossidate che vengono colonizzate da batteri aerobici; tale attività è molto importante nei sistemi a flusso sommerso.