Il Politecnico di Zurigo assegna il Premio Otto Jaag per la protezione dell’acqua a tesi di laurea e di dottorato eccellenti nel campo della protezione dell’acqua e dell’idrologia. Quest’anno, Valentin Faust ha ricevuto questo premio durante la Giornata del Politecnico di Zurigo del 16 novembre per la sua tesi "Effetti del pH sulla nitrificazione delle urine: dalla selezione microbica alle prestazioni del processo".
Il suo lavoro faceva parte del programma di ricerca spaziale MELiSSA dell’Agenzia spaziale europea ESA. MELiSSA è l’acronimo di "Micro Ecological Life Support System Alternative" e mira a sviluppare sistemi che consentano missioni spaziali a lungo termine con equipaggio, ad esempio su Marte. Ciò richiede sistemi rigenerativi che producano cibo, acqua e ossigeno dai rifiuti sotto forma di cicli chiusi. Il fertilizzante per la produzione di cibo deve essere ottenuto dall’urina.
Aumentare la stabilità dei processi per l’uso nello spazio
Eawag lavora da tempo sui processi necessari per consentire il recupero di risorse dalle acque reflue e sistemi igienico-sanitari autosufficienti per i luoghi privi di fognature e allacciamenti idrici. Per l’uso nello spazio, il processo a più fasi per il recupero di azoto, fosforo e altri nutrienti dall’urina deve funzionare in modo particolarmente affidabile e senza problemi. L’obiettivo del lavoro di Valentin Faust, dottorando presso il dipartimento di ingegneria di processo dell’Eawag, è stato quindi quello di aumentare la stabilità del processo di trattamento delle urine e di ridurre l’impronta di CO2 del processo. Si è concentrato in particolare sulla fase del processo di nitrificazione, in cui i batteri convertono l’ammonio contenuto nell’urina in nitrato. Questa reazione è molto sensibile alle variazioni del valore del pH. Faust ha studiato come il valore del pH influisca sulla composizione dei microrganismi e sulla formazione di prodotti di reazione indesiderati come i nitriti e il protossido di azoto.Tra le altre cose, ha lavorato con reattori di nitrificazione su scala di laboratorio e pilota e ha modellato il processo di nitrificazione per prevedere le condizioni in cui il processo si arresta e quali strategie operative consentono una nitrificazione stabile e il più possibile rispettosa del clima.
Risultati preziosi anche per l’uso sulla Terra
"I risultati di Valentin Faust forniscono importanti indicazioni per il funzionamento dei reattori di nitrificazione per la produzione di un fertilizzante dall’urina umana", spiega Kai Udert, capogruppo del dipartimento di Ingegneria dei processi dell’Eawag, che ha supervisionato la tesi di dottorato di Faust. "Questo è molto utile per l’ulteriore sviluppo di una gestione delle acque urbane orientata alle risorse, con l’obiettivo di chiudere i cicli dei nutrienti e proteggere le risorse idriche".Valentin Faust è molto soddisfatto del premio. "Mi è piaciuto molto lavorare in un team internazionale sulle sfide di un sistema circolare, da utilizzare sulla Terra o nello spazio". Non sa ancora cosa farà con il premio in denaro. "Non ho certo intenzione di comprarmi un biglietto per la luna". Dopo un breve postdoc presso l’Eawag, Faust lavora ora come project manager presso l’Università di Scienze Applicate della Svizzera Orientale (OST) nel gruppo di Chimica Applicata nel campo delle acque reflue, dell’acqua e degli odori.
Faust, V.; van Alen, T. A.; Op den Camp, H. J. M.; Vlaeminck, S. E.; Ganigué, R.; Boon, N.; Udert, K. M. (2022) Ammonia oxidation by novel "Candidatus Nitrosacidococcus urinae" is sensitive to process disturbances at low pH and to iron limitation at neutral pH, Water Research X, 17, 100157 (11 pp.), doi: 10.1016/j.wroa.2022.100157 , Institutional Repository
Faust, V.; Gruber, W.; Ganigué, R.; Vlaeminck, S. E.; Udert, K. M. (2022) Nitrous oxide emissions and carbon footprint of decentralized urine fertilizer production by nitrification and distillation, ACS ES&T Engineering, 2(9), 1745-1755 , doi: 10.1021/acsestengg.2c00082 , Institutional Repository
Faust, V.; Boon, N.; Ganigué, R.; Vlaeminck, S. E.; Udert, K. M. (2023) Optimizing control strategies for urine nitrification: narrow pH control band enhances process stability and reduces nitrous oxide emissions, Frontiers in Environmental Science, 11, 1275152 (14 pp.), doi: 10.3389/fenvs.2023.1275152 , Institutional Repository
Faust, V.; Vlaeminck, S. E.; Ganigué, R.; Udert, K. M. (2024) Influence of pH on urine nitrification: community shifts of ammonia-oxidizing bacteria and inhibition of nitrite-oxidizing bacteria, ACS ES&T Engineering, 4(2), 342’353 , doi: 10.1021/acsestengg.3c00320 , Institutional Repository
