Dai fanghi di depurazione al syngas e biochar: nuove prospettive per i piccoli centri abitati

Pyrochar: energeticamente ed economicamente efficiente per trasformare i fanghi di depurazione

[28 Agosto 2015]

Il degrado dei suoli minaccia i terreni coltivabili in tutta Europa e l’Ue sta cercando modi per valorizzare i fanghi di depurazione prodotti dagli impianti di trattamento delle acque reflue, una soluzione per produrre fertilizzante  partire dai fanghi di depurazione a vantaggio degli agricoltori che sarebbe molto utile.

Infatti, la produzione di fanghi di depurazione dagli impianti di trattamento delle acque reflue continua ad aumentare e le materie organiche e i nutrienti che contengono, spesso finiscono nelle discariche o negli inceneritori. In Europa e in Italia sono ancora molte le piccole comunità che non dispongono di un impianto di trattamento dei fanghi di depurazione e per le quali portare i fanghi di depurazione fino all’inceneritore più vicino è  molto costoso e lo smaltimento in discarica è un’opzione sempre meno presa in considerazione, osteggiata dagli ambientalisti e considerata superata dall’Unione europea. In questa situazione è necessario trovare al più presto delle alternative.

Il progetto  “Pyrolysis based process to convert small WWTP sewage sludge into useful biochar” (Pyrochar), del quale fa parte anche Hydro Italia, potrebbe essere proprio quello di cui i comuni con meno di 10.000 abitanti hanno bisogno: dal 2013 in poi ha sviluppato una tecnologia che secondo il team che lo ha progettato «permetterà la valorizzazione di questi fanghi di depurazione in comunità di meno di 10 000 persone,  tutto a un costo molto minore rispetto allo smaltimento in discarica o negli inceneritori». Un processo efficiente in termini di energia e di costi per trasformare termo-chimicamente i fanghi di depurazione urbani in biochar (carbone ottenuto dalla pirolisi) e gas di sintesi (syngas).

Olivier Lepez, presidente e Ceo di Evaluation Technologique Ingénierie et Applications e coordinatore del processo Pyrochar,  ha spiegato in un’intervista a research*eu  come questa tecnologia potrebbe risolvere i problemi dei piccoli comuni per quanto riguarda la gestione della quantità sempre in aumento di fanghi di depurazione, dando allo stesso tempo agli agricoltori una soluzione per concimare il terreno senza costi. Ve la proponiamo:

Quali sono, secondo lei, i principali problemi che devono affrontare le piccole comunità per quanto riguarda gli impianti di trattamento dei fanghi di depurazione?

Le piccole comunità con una popolazione di circa 10 000 persone spesso hanno il problema degli inceneritori che si trovano a distanze considerevoli, il che significa che ci vuole molto denaro per trasportare i fanghi di depurazione e incenerirli. Queste comunità quindi spesso fanno ricorso alle discariche, opzione che sta diventando sempre più problematica. In molti paesi anzi il collocamento in discarica è già proibito.
Aiutare queste comunità a trovare un’alternativa alla discarica o a un’incinerazione costosa è una questione importante. In Francia per esempio, abbiamo circa 18 000 impianti per il trattamento delle acque, il 93% circa dei quali sono usati da piccole comunità di 10 000 abitanti o meno.

In che modo la tecnologia di Pyrochar aiuta a risolvere questo problema?

La tecnologia di Pyrochar è una tecnologia completamente sviluppata. Di solito gli impianti di trattamento delle acque producono fanghi di depurazione che vengono poi lavorati in una centrifuga. Questo ha come risultato fanghi di depurazione formati grosso modo dall’80% di materia umida e dal 20% di materia asciutta, che costituisce l’unica materia prima ricavata. In Pyrochar però seccare i fanghi di depurazione non è che la prima fase. In comunità con circa 10.000 abitanti, il flusso medio è di circa 100 kw/h di fanghi di depurazione umidi. Questi vengono messi in un essiccatore per ottenere da 20 a 22 kg di materia asciutta e quest’ultima viene sottoposta a un processo di pirolisi che ci aiuta a quantificarla. Circa il 50% di questi fanghi di depurazione viene trasformato in un syngas con un valore qualitativo di circa 17 megajoule per litro cubo. Questo gas viene poi bruciato per produrre vapore e fornire l’energia necessaria per l’essiccatore. Produciamo anche un Biochar che a seconda degli inquinanti che contiene può essere valorizzato in emendamento per il terreno o carburante solido.

Ci sono altre opzioni per valorizzare il syngas e il biochar prodotto dalla tecnologia di Pyrochar?

Ci sono due possibilità per il syngas. Oltre a produrre vapore per l’essiccatore, possiamo usare il syngas anche per alimentare un motore a gas dal quale produciamo elettricità se il cliente ha già la sua fonte di energia per l’essiccatore. Per il biochar questo dipende dagli inquinanti. I fanghi di depurazione possono essere inquinati da metalli pesanti e prodotti farmaceutici o chimici. Anche se il processo di pirolisi ci permette di creare un biochar che è assolutamente sterile (niente odori, niente patogeni) e nel quale tutte le molecole organiche sono sparite, questo potrebbe ancora contenere residui di metalli pesanti. In questa situazione il biochar non si può usare per l’agricoltura ma si può bruciare: ha ancora un valore qualitativo di circa 10 – 15 megajoule per chilogrammo.  Nel caso di piccole comunità, che generalmente non hanno industrie connesse all’impianto di trattamento delle acque reflue, i fanghi di depurazione probabilmente non saranno inquinati con metalli pesanti e quindi il biochar può diventare un ottimo fertilizzante o emendamento per il terreno.

Le piccole comunità potrebbero permettersi di adottare questo tipo di tecnologia?

Uno dei nostri obiettivi è raggiungere un prezzo competitivo. Vogliamo fornire una soluzione che costi circa 50 – 60 euro per tonnellata di fanghi di depurazione umidi. Oggi i costi dello smaltimento in discarica oscillano tra i 60 e gli 80 euro per tonnellata mentre i costi di incinerazione vanno da 100 a 200 euro per tonnellata a seconda del paese.

Come pensate che la vostra tecnologia possa essere utile per gli agricoltori? Dovrebbero pagare per avere questo biochar?

Sarebbe una bellissima azione sociale per il comune dare ai suoi agricoltori la possibilità di usare il biochar per le proprie coltivazioni, che sia gratuitamente o a un prezzo negoziato. Adesso la decisione dipende dal modello di business e dalla fattibilità economica del sistema. Se l’unica alternativa per la comunità è l’incinerazione a 200 euro per tonnellata, certo si ha un margine considerevole che rende realistica l’ipotesi di offrire il biochar agli agricoltori. Se, dall’altra parte, il divario tra il prezzo attuale e quello potenziale è molto più basso, allora la comunità potrebbe dover fissare un prezzo per questo biochar.

A che punto siete con lo sviluppo del prototipo?

Abbiamo quasi completato tutte le attività previste nei pacchetti di lavoro. L’unica cosa ancora da dimostrare è il motore a gas connesso al syngas. Abbiamo già fatto test su essiccatori e sulla pirolisi ad alta temperatura, abbiamo già fatto analisi sul syngas e sul biochar. Adesso dobbiamo collegare tutti i componenti, cosa che sarà fatta tra agosto e settembre. Infine condurremo i test finali, compreso il motore a gas, tra settembre e ottobre.

Avete ricevuto dimostrazioni di interesse da parte di piccole comunità?

Non abbiamo cominciato a promuovere il processo e non lo faremo finché non avremo abbastanza dati, ma stiamo cominciando a ricevere manifestazioni di interesse da parte di piccole comunità. Le attività di divulgazione cominceranno a ottobre e dovrebbero dirci molto di più sulle potenzialità commerciali della nostra tecnologia.

Cosa avete in programma dopo la conclusione del progetto?

L’idea, se tutto va come previsto, è fare un impianto dimostrativo su scala più grande e cercare di preparare un programma per l’industrializzazione e la commercializzazione. Ci piacerebbe fare domanda per i finanziamenti di Orizzonte 2020, ma solo con un prototipo completo che sia già stato verificato.