LCA-assisted conception of a digestate recovery by micro-algae production

The digestate produced by anaerobic digestion process is a source of nutrients (N, P, K) and organic matter (C content), generally used as spreading in culture to ideally substitute for the use of mineral fertilizers. This type of digestate recovery presents some weaknesses as for example the poor effective substitution due to the relative low content of bio-available nutrients. Thenceforth, a higher benefit for the recovery of digestate could be thought to increase the effective use of nutrients. Instead of direct spreading, a higher quantity of the digestate and the CO2 contained in the biogas could be used in a micro-algae culture. To this end, the BIOMSA system is based on the coupling of anaerobic digestion and micro-algae culture (Figure 1). To assist the eco-design of BIOMSA, the life cycle assessment (LCA) methodology is used. The first system (A) was studied to identify the environmental hotspots according to the functional unit, defined as the anaerobic digestion of 25 000 tones/year of agricultural residues and the production of micro-algae from digestate, in order to highlight the performances of the whole system. The data collection and the inventory building are based on experts’ knowledge and experiments. As the first results show that the digestate spreading is the most impacting step, one of the eco-design options is to send more nutrients and CO2 in micro-algae culture to maximize the recovery through the micro-algae and not through direct spreading of digestate (liquid and solid phases). The system B is based on these modifications (Figure 1). So both systems (A and B) provide different functions and especially different quantities of micro-algae produced. In order, to allow a comparison between both systems, we studied several allocation rules based on the economic value of the outputs, their LHV (Low Heating Value) or based on their compositions in C, N, P. The novelty of our approach is the management of nutrients from digestate and C from biogas to increase the micro-algae production and to improve the effectiveness of the nutrients recovery through a biogas plant. The discussion of results focuses on the difficulty of overcoming the comparability, thanks to LCA, of both systems. The allocation rules used are difficult to perform because biogas, digestate and micro-algae are very different types of products with different C contents, nutrients contents, ICP and economic values. The combination of allocation rules could be a solution. Please click Additional Files below to see the full abstract

Considération de la différenciation spatiale dans l'évaluation des impacts environnementaux locaux au moyen de l'Analyse du Cycle de Vie (ACV) (application à la gestion des déchets ménagers)

La gestion des déchets ménagers concentre des enjeux opérationnels, stratégiques et environnementaux. On observe depuis quelques années une montée en puissance des dispositifs de quantification des impacts environnementaux, qui ajoutent l espace du calcul environnemental aux espaces déjà constitués et instrumentés des calculs techniques et économiques. Différents outils d évaluation environnementale peuvent être utilisés tels que l Empreinte Écologique, le Bilan Carbone ou encore l Analyse du Cycle de Vie (ACV). Au regard de sa capacité à évaluer des enjeux globaux et multiples, l ACV est l outil le plus souvent utilisé. L ACV évalue les impacts environnementaux potentiels d un système (produit ou service) en identifiant et en quantifiant les entrants et les sortants de ce système et en les traduisant en impacts environnementaux potentiels. Elle évalue de manière pertinente les impacts globaux, tels que le changement climatique ou la déplétion de la couche d ozone, mais est peu adaptée à une évaluation des impacts locaux tels que l acidification, l eutrophisation ou encore la toxicité du fait de la nécessaire finesse de prise en compte des conditions de l émission engendrant potentiellement ces impacts. Ce travail de thèse vise à développer une méthodologie d évaluation spatialisée des impacts environnementaux locaux que sont la toxicité (ou atteinte à la santé humaine) et les odeurs et leur intégration à la méthodologie d ACV. L intérêt et les limites de ce développement méthodologique sont mis en évidence dans une application de l évaluation des performances environnementales de systèmes de gestion des déchets municipaux, secteur d activité soumis à une évaluation environnementale systématique lors de la planification départementale et théâtre de nombreuses controverses dont l évaluation des impacts locaux est souvent le cœur. La méthodologie d évaluation développée dans le cadre de cette thèse repose sur l approche Site Dependent (modélisation de l impact en considérant les caractéristiques spatio-temporelles de la source d émission et du milieu impacté) et permet de prendre en compte le devenir de la substance et les conditions d exposition pour déterminer, dans un premier temps, l occurrence de l impact et, dans un deuxième temps, son intensité. Ce développement méthodologique, pour intégrer la différenciation spatiale lors de l évaluation des impacts, est appliqué à deux impacts locaux reflétant des problématiques locales fortes pour beaucoup de secteurs industriels mais notamment pour le secteur du traitement des déchets : la toxicité et les odeurs. Concernant l évaluation de la toxicité, il s agit de caractériser l impact de manière plus robuste que cela est classiquement fait en ACV en intégrant les caractéristiques spatiales. Pour l impact odeurs, il s agit de construire une première voie vers la quantification de cet impact, non évalué par les outils génériques d évaluation environnementale.Municipal solid waste management focuses operational, strategic and environmental issues. We observed recently a development of measures to assess environmental impacts, which add the environmental impact to technical and economical calculations. Different environmental assessment tools can be used such as the Ecological Footprint, Carbon Footprint or Life Cycle Assessment (LCA). Due to its ability to assess global and multiple issues, LCA is most often used. LCA assesses potential environmental impacts of a system or a product identifying and quantifying inputs and outputs of the system and converting them into potential environmental impacts. LCA is a relevant method to assess global impacts such as climate change or ozone layer depletion. But this method is not suitable to assess local impacts such as acidification, eutrophication or human toxicity due to the required precision to take into account the conditions of emission that potentially cause the impacts. This PhD work aims to develop a methodology of spatial assessment for two local environmental impacts (human toxicity and odours) and their integration to LCA. Advantages and limitations of this development are highlighted in the assessment of environmental performances of municipal solid waste systems. This sector is subjected to systematic environmental assessment during administrative planning and is prone the numerous controversies in which assessment of local impacts is often the heart of the matter. The methodology developed is based on the Site Dependent approach (modeling of impact with consideration of spatial and temporal characteristics of the emission source and the impacted environmental) and allows to take into account the fate of the substance and the exposure conditions to determine firstly the occurrence of the impact and secondly its intensity. This methodology aiming to integrate spatial differentiation in assessment of impacts, is applied to two local impacts reflecting strong local issues for many sectors, but particularly in the sector of waste treatment: human toxicity and odours. For the human toxicity assessment, the aim is to characterize impacts in more solid way than in conventional LCA that integrates spatial characteristics. For impact odour, the aim is to develop a first approach to quantify this impact, but not assessed by generic tools used for environmental assessment.RENNES1-Bibl. électronique (352382106) / SudocSudocFranceF

Les flux d'azote en élevage de ruminants

L'élevage transforme l'azote des végétaux en produits animaux et en rejette une partie sous forme de déjections, qui peuvent être utilisées comme engrais. Toutefois le développement des productions animales a conduit dans certains territoires à une concentration des apports et rejets d'azote, et une pollution des eaux, du sol et de l'atmosphère. Cette problématique est traitée depuis une vingtaine d'années par les politiques européennes. Que sait-on aujourd'hui de la dynamique des flux d'azote issus des élevages ? Quelles sont les pistes et les échelles pertinentes d'action pour réduire les émissions et leurs impacts sur l'environnement tout en préservant la compétitivité des productions animales ? Ces questions ont motivé de la part des ministères en charge de l'Agriculture et de l'Ecologie, au printemps 2010, une demande d'expertise scientifique collective auprès de l'INRA pour disposer d'un bilan des connaissances sur les différents flux d'azote associés aux activités d'élevage. Nous relatons ici les éléments majeurs concernant l'élevage des ruminants

Etude des processus de dégradation anaérobie et de production de méthane au cours du stockage des lisiers.

Le stockage des déjections animales pendant une durée pouvant atteindre 6 mois en attente de valorisation agronomique, est acompagné de dégagement de méthane, un gaz à effet de serre. La quantification de ces émissions présente des variations importantes et par conséquent, de fortes incertitudes. Afin de mettre en évidence les paramètres intrinsèques aux lisiers influençant ces émissions, des simulations de stockage en batch de treize lisiers de compositions très différentes ont été réalisées. Tout d abord en conditions optimales (30C), 35 à 65 % de la DCO initiale est minéralisée sur forme de CH4 (50 à 75 %) et de CO2 (25 % à 50 %), ce qui correspond à des potentiels d émission maximale de CH (BO) compris entre 196 et 384 LCH4 kgMV. La matière organique non biodégradée est essentiellement composée de lignine et d une partie importante des polysaccharides et des protéines. Ces fractions semblent également ralentir les cinétiques d hydrolyse et conduisent à des pourcentages en CH4 du carbone minéralisé plus faible. Au stockage à 13C, les activités microbiennes sont limitées. Ainsi, les lisiers produisent seulement de 1 à 49 % des B0. La principale limitation au cours du stockage est liée à la phase de méthanogenèse. Pour la plupart des lisiers, le CH4 semble majoritairement produit (75%) par la voie acétotrophe. Pour la première des micro-organismes acétotrophes ont été identifiés dans le lisier de porcs. Les pics successifs observés au cours de la production de CH4 pourraient alors être expliqués par les successions microbiennes. Des inhibitions réversibles et/ou des défauts en H2 pourraient également survenir. En condition d huibition irréversible, il semble que le CH4 soit principalement produit par la voie hydrogénotrophe. L accumulation d acétate et les bilan sur l H2 appuient cette hypothèse. Bien qu aucune espèce chimique précise n ait pu être déterminée comme responsable des inhibitions, les AGV, les AGVH, le H2S et le pH acide sont fortement suspectés. En revanche le NH3 semble sans effet sur la méthanogenèse.The storage of the livestock wastes lasting up to 6 months before the use as organic fertilizers, lead to methane emission, a greenhouse gas. The quantification of these emissions shows important variations and thus large uncertainties. In order to highlight the intrisic slurry parameters influencing the methane emission, batch storage simulations of thirteen different slurries were performed. First, in optimal conditions (30C), from 35 to 65 % of the intital COD is mineralized into methane (50 to 75 %) and carbon dioxide (25 to 50 %), corresponding to ultimate methane producing capacity (B0) from 196 to 384 LCH4/kgVS. The no-biodegradable organic matte ris mainly composed of lignin, polysaccharides (cellulose and hemicellulose) and proteins. These fractions seem also to reduce the hydrolysis kinetics and lead to weaker methane percentages of the mineralized carbon. At storage temperature, I.E. 13C, microbial activities are limited. Thus, the slurries produce only between 1 and 49 % of the B0. The main limitation is related to the methanogenesis step. For most of the slurries, methane is mainly (75 %) produced through the acetotrophic pathway. For the first time the acetotrophic microflora, responsible of this pathway was identified if pig slurry. The successive methane production peaks could be explained by a succession of methanogens microflora. Reversible inhibitions and/or Hé defects could be also involved. In condition of irreversible inhibition, it seems that methane is mainly produced by the hydrogenotrophic pathway. The acetate accumulatino and the H2 mass balance support this assumption. Although no specific chemical specie was determined as responsible for inhibitions, the VFA, the VFAH, the H2S and the acid pH are strongly suspected. On the other hand, NH3 seems to have no effect on the methanognenesisRENNES-Agrocampus-CRD (352382323) / SudocSudocFranceF

Influence des paramètres physico-chimiques et des caractéristiques de la matière organique sur les cinétiques de formation de struvite (application au recyclage du phosphore des lisiers de porcs)

L'objectif de la thèse est de développer les connaissances sur la cristallisation du phosphore (P) nécessaires à la mise au point de procédés de recyclage du P des effluents organiques dont les lisiers de porcs. Le produit formé doit être sous une forme minérale substituable aux engrais phosphatés. Le procédé retenu pour valoriser le P du lisier de porcs traité est la dissolution du P minéral particulaire suivi d'une séparation de phase puis de la précipitation des phosphates en struvite (MgNH PO ·6H O) par ajout de magnésie (MgO). Le produit de cristallisation est récupéré dans des sacs filtrants à 100 m. Un des verrous de ce procédé est l'obtention de cristaux de struvite d'une taille supérieure à 100 m. Un plan d'expérience a permis d'optimiser la précipitation de struvite en faisant varier les paramètres procédés. Les essais ont tout d'abord été réalisés en milieu synthétique de composition ionique similaire au lisier de porcs. En conditions optimales, P est recyclé majoritairement en cristaux de struvite et ce malgré les fortes concentrations en calcium. L'abattement total du P est de 90% dont 80% sous forme de struvite. Entre 70 et 80% des cristaux ont une taille supérieure à 100 m. L'optimisation de la précipitation du P a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de la magnésie sur la qualité du produit. Le deuxième paramètre important est le ratio molaire N:P qui favorise la formation de struvite au lieu de phosphate de calcium. Les cinétiques de précipitation mettent en évidence la co-précipitation de phosphates calciques amorphes (ACP) et de struvite. Puis, l'ACP se dissous progressivement pour rétablir l'équilibre en phosphate du fait de la précipitation en struvite. L'influence de la matière organique sur la précipitation du P en conditions optimisées a été testée sur trois fractions du surnageant de lisier traité biologiquement et acidifié. En présence de matière organique, la précipitation est plus lente mais les cristaux sont plus gros et non agglomérés.The aim of this thesis is to understand phosphorus (P) crystallization in order to develop P-recycle processes in high concentrated organic effluents such as swine wastewaters. The product has to be mineral to substitute phosphates fertilizers. The process chosen to recycle phosphorus from biologically treated swine wastewater starts with the dissolution of the mineral particular P. Liquid and solid phases are then dissociated by filtration. Phosphates are then precipitated as struvite (MgNH PO ·6H O) by adding magnesia (MgO). The solid product is recovered in filter bags whose size cut-off is 100 m. The bottleneck of this process is to obtain struvite crystals with a size greater than 100 m. An experimental design was developed to optimize struvite precipitation by varying the process parameters. These tests have first been made in a synthetic medium with a ionic composition similar to the swine wastewater studied. Under optimal conditions, P is recycled mainly in struvite crystals despite the high concentrations of calcium. The total reduction of P is 90% and 80% was precipitated as struvite. Between 70 and 80% of the crystals have a size greater than 100 m. The optimization of phosphorus precipitation has highlighted the role of magnesia on the quality of the product. The second important parameter is the molar ratio N: P which promotes the formation of struvite instead of calcium phosphate. The precipitation kinetics evidence the co-precipitation of amorphous calcium phosphates (ACP) and struvite. The ACP, an unstable mineral, starts to dissolve within minutes to restore the balance of phosphate in the solution due to the precipitation of struvite. The influence of organic matter on the precipitation of phosphorus was tested in optimized conditions on three fractions of the supernatant of an acidified biologically swine wastewater. With organic matter, the precipitation rate is slower but the crystals are larger and not agglomerated.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Étude, modélisation et optimisation d un procédé de traitement des lisiers de porcs par couplage de la digestion anaérobie et du traitement biologique de l azote

L industrialisation de l élevage a participé à la pollution de l eau et les obligations réglementaires ont entraîné le développement de procédés de traitement biologique des effluents générés afin de réduire la charge azotée. Parallèlement, la digestion anaérobie des déjections animales est également une alternative de valorisation intéressante, mais n affectant pas les quantités d azote. Dans ce cadre, le couplage des procédés aérobie et anaérobie permettrait alors une réduction importante des coûts d élimination de l azote. La maîtrise des interactions entre ces 2 procédés et l optimisation de l utilisation de la matière organique représentent les principaux enjeux de cette thèse. Afin de répondre à ces enjeux, deux approches parallèles et complémentaires ont été menées: une approche expérimentale et une approche numérique. Les travaux expérimentaux, réalisés sur un pilote du procédé, ont permis de souligner (i) l absence d inhibition par l ammoniac dans le digesteur, (ii) la lenteur des cinétiques de dégradation anaérobie du lisier de porcs et (iii) la faisabilité de l obtention et du maintien d un shunt des nitrates par limitation de l apport en oxygène. Les travaux de modélisation ont abouti au couplage des modèles Activated Sludge Model n1 (ASM1) et Anaerobic Digestion Model n1 (ADM1) via la création de deux interfaces. Au travers de son calage sur des valeurs expérimentales, le modèle a également permis de mieux comprendre les interactions entre les processus/procédés et de définir les paramètres de fonctionnement permettant une optimisation de l utilisation de la matière organique et notamment des conditions d obtention du shunt des nitrates.Industrialization of animal production participated in the pollution of fresh water. So, biological treatment processes were developed to reduce the nitrogen load applied locally, At the same time, anaerobic digestion of livestock wastes is also an interesting alternative, but not affecting the nitrogen concentration. In this context, the development of a process combining both anaerobic digestion and biological nitrogen removal could allow converting organic matter into a valuable energy while respecting the environmental constraints as regards nitrogen. The management of the interactions between aerobic and anaerobic processes and the optimisation of organic matter use are the main issues of this project. In order to reach these challenges, two parallel and complementary approaches have been considered: an experimental approach and a numerical approach. Experimental work, carried out on a pilot process, highlighted (i) the absence of inhibition by ammonia into the digester, (ii) the slow kinetics of anaerobic degradation of pig manure and (iii) the feasibility to obtain and control nitrate short-cut by oxygen inflow reduction. The modelling framework resulted in a combination of the Activated Sludge Model No. 1 (ASM1) and Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) through two interfaces. The use of this model allowed a better understanding of the interactions between aerobic and anaerobic processes and to a better definition of the operating parameters to optimize the use of organic matter including conditions to obtain nitrate short-cut.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Typologie et activité des populations microbiennes nitrifiantes issues des procédés de traitement biologique des effluents agricoles et industriels

Ces travaux concernent la caractérisation des communautés microbiennes nitrifiantes de dix-neuf procédés de traitement des eaux usées urbaines et agroalimentaires. Les boues activées ont été analysées pour déterminer leurs activités maximales de nitritation et nitratation par respirométrie liquide. Tandis que les boues activées des STEP urbaines et d élevage présentent une activite semblable au sein de chaque groupe, les autres stations ont des activités très variables. La diversité et la quantité des communautés nitritantes et nitratantes ont été étudiées par T-RFLP et par PCR quantitative en temps réel. Entre les sites étudiés des différences de structure des communautés sont montrées. La biomasse nitritante est pour toutes les boues activées composée de bactéries et d archées, mais avec des différences de ratio entre les stations. La majorité des boues présente une communauté de bactéries nitritantes dominée par le genre Nitrosomonas. Les quelques stations présentant une dominance de Nitrosospira ont des activités de nitritation et de nitratation nulles ou très faibles. Cette corrélation entre la présence de Nitrosospira et un problème dans l activité potentielle de nitrification pourrait être vérifiée sur site afin de détecter rapidement des dysfonctionnements dans le traitement de l azote. Cette analyse montre également que la moitié des stations de cette étude présente une population nitrite-oxydante composée de Nitrospira et de Nitrobacter. Parmi toutes ces populations quantifiées, seul le nombre de bactéries nitritantes est corrélé à l'activité de nitrification. Les bactéries nitritantes représentent par conséquent la communauté responsable de la nitritation.This work describes the characterization of the nitrifying microbial community of nineteen treatment plants treating municipal or industrial food processing wastewaters. Activated sludges were analyzed for their maximal activities of nitritation and nitratation by liquid respirometry. While the activated sludge from municipal and livestock WWTPs exhibit similar activities within each group, the other treatment plants have very different activities. The diversity and quantity of nitrite and nitrate oxidizing communities were studied by T-RFLP and real-time quantitative PCR. Between the sites studied, differences in community structure are shown. The nitrite oxidizing biomass is, for all activated sludges, composed of bacteria and archaea, but with different ratios from one plant to another. The majority of the sludges shows a community of nitrite oxidizing bacteria dominated by the genus Nitrosomonas. The few stations with a dominance of Nitrosospira have activities of nitrite and nitrate oxidation close to zero or very low. This correlation between the presence of Nitrosospira and a potential problem in nitrification activity should be verified on site to quickly detect problems in the treatment of nitrogen. This analysis also shows that half of the stations of this study present a community of nitrite-oxidizing bacteria composed of Nitrospira and Nitrobacter. Among all the quantified populations, only the number of nitrite oxidizing bacteria correlates with the activity of nitrification. These bacteria therefore represent the community responsible for nitrification.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Impacts on water quality of producing biogas on pig farms as a function of the associated agricultural practices

The aim of this study was to assess positive or negative impacts of anaerobic digestion (AD) on water quality using a systemic approach. To this end, we used the agro-hydrological model Topography-based Nitrogen Transfer and Transformation (TNT2), a spatially explicit model that simulates nitrogen and water flows at the watershed scale on a daily time step. Four scenarios were constructed and analyzed: a baseline before the introduction of AD (S0), AD with adjusted fertilization (S1), AD with unadjusted fertilization (S2), and agroecological AD (S3). The results showed that, when spreading practices were similar and an equivalent amount of effective nitrogen was applied, digested pig slurry generally had a predicted amount of nitrate leaching similar to that of undigested pig slurry. In addition, replacing catch crops with energy cover crops had little impact on water quality. Scenario S3 was the most favorable one for water quality and biogas production, but not for soil organic nitrogen storage and food and feed production. This study’s strength is its systemic approach, which considered both environmental and agronomic aspects to assess the scenarios

Étude des cinétiques de dégradation anaérobie et des interactions entre substrats organiques (impact sur les filières de co-digestion)

Les unités de digestion anaérobie mésophile liquide sont actuellement, pour la plupart, construites sur le modèle de la co-digestion. Ainsi, dans un même digesteur, des substrats provenant du secteur agricole, du secteur agro-alimentaire et des collectivités sont valorisés. Ces substrats dont de propriétés très diversifiées. Le présent travail de thèse avait deux principaux objectifs: (1) Etudier les propriétés des substrats en termes de biodégradabilité et de cinétique de dégradation tout en faisant le lien entre ces propriétés et des données de dimensionnement pour les digesteurs; (2) Etudier et comprendre les phénomènes d interactions entre substrats dans un co-digesteur. Ainsi, la première partie de ce travail de thèse a été consacrée au développement et à l application d une méthode permettant de prédire le rendement d un digesteur en fonction de ces paramètres de dimensionnement et des propriétés des substrats digérés. Pour ce faire, une approche numérique a été employée et l Anaerobic Digestion Model n1 a été utilisé. Cette méthode a été appliquée à une vingtaine de substrats d origine agro-industrielle. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l étude des interactions entre substrats dans les systèmes de co-digestion. Le cas particulier de la co-digestion de boues biologiques avec des graisses de flottation a été plus spécifiquement étudié. Des taux de graisses croissants dans le mélange ont été testés en réacteur batch et en réacteur continu. Il a été montré que des accumulations d acides gras longues chaînes provoquent des inhibitions significatives à partir d un taux de graisses de 20%DCO en batch et de 60%DCO en réacteur continu.Co-digestion is applied in the main liquid and mesophilic anaerobic digestion systems. Hence, in a same reactor, organic wastes from agriculture, agro-industry and urban collection are processed for energy recovery. The characteristics of these wastes are very diversified. The two main objectives of this thesis were: (1) The characterisation of the substrates. Hence, substrates were characterized in terms of biodegradability and biodegradation kinetics. The aim of this part was to provide design data from substrate properties. ; (2) The study of interaction phenomena between substrates in co-digestion systems. First, a methodology has been developed to determine the efficiency of an anaerobic digestor in function of its design and the characteristics of the substrates. Hence, a numerical approach has been developed and the Anaerobic Digestion Model n1 has been used. This method has been applied to more than twenty organic substrates from agro-industry. Secondly, interactions between substrates in co-digestion systems were studied. To this purpose, the case study of the co-digestion avec waste activated sludge with greasy sludge from flotation processes was considered. Different greasy sludge ratios were tested in batch and continuous experiments. The results show that accumulations of long chain fatty acid induce inhibitions for a greasy sludge ratio superior to 20%COD in batch experiments and superior to 60%COD in continuous experiments.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Life cycle analysis of water resource recovery facilities based on algae-bacteria processes

International audienceMicroalgal biomass production using industrial wastewater offers the possibility of recycling industrial residues, while reducing pollutants discharge to natural environments and creating new sources of raw materials. This study analyzes the environmental impacts of microalgae production in an open raceway system fed by effluents from an anerobic digester, i.e., digestate (for N and P source) and CO2 from the biogas upgrade process. The ALBA model is used for simulating a large-scale High Rate Algal/Bacterial Pond (HRABP) with a membrane separation system. The analysis focuses on maximizing the algal productivity and N intake fraction in the algal biomass by assuming three scenarios associated to different HRT (hydraulic residence time) and SRT (solid residence time) hypotheses. Scenario 3 (HRT= 5 d, SRT= 10 d) presents the highest productivity but lower performance in terms of N and P removal. It also results in the lower environmental impact for the 3 Endpoint categories evaluated. Scenario 1 (HRT= 90 d, SRT= 15 d) offers the best performance in N and P removal rates but has a lower productivity and highest. Moreover, it requires a large production area. Scenario 2 (HRT= 10 d, SRT= 5 d) has similar values for productivity and removal rates of N and P with scenario 3performs the lower impact in CC, with similar values for the other categories to scenario 1. An HRT of 5 d exhibit the best performance with high biomass productivity, high removal rates of N and P, lower environmental impacts and a reduced demand of production pond area