Riutilizzo di acqua ed energia: da rifiuto a risorsa

Riutilizzo di acqua ed energia: da rifiuto a risorsa

Francesco Suman spiega come Alufluor abbia trovato nuovi modi per recuperare le risorse grazie a una collaborazione con un progetto finanziato dall'UE.

Negli ultimi anni, le industrie e gli accademici dell'UE hanno collaborato sempre più spesso per sviluppare prodotti ecologici e redditizi. L'attenzione della ricerca si sta spostando sempre più verso la conversione dei rifiuti industriali in risorse economicamente valide, soprattutto per quanto riguarda le materie prime e i sottoprodotti di industrie che operano ad alte temperature, come quelle chimiche.

Un esempio interessante di questo approccio è rappresentato da Alufluor, un'azienda chimica con sede a Helsingborg, in Svezia. Alufluor produce fluoruro di alluminio, un ingrediente fondamentale nel processo di fusione dell'alluminio. L'azienda è molto conosciuta nel settore per la produzione di composti, soprattutto per il suo tasso di purezza del 97,5%.

Il processo di produzione genera molte acque reflue, gas e composti chimici che devono essere trattati o rimossi. Ad esempio, l'essiccazione genera vapori caldi contenenti materiali residui. Sebbene questi gas vengano filtrati e depurati prima di confluire nel camino, alcuni residui riescono comunque a fuoriuscire.

Inoltre, il processo richiede acqua calda per pulire i reattori, lavare le centrifughe e ridurre al minimo le perdite di fluoruri nel processo. Il consumo energetico è un'altra questione critica: l'intero processo industriale richiede una discreta quantità di energia, soprattutto per l'essiccazione del fluoruro di alluminio e il riscaldamento dell'acqua.

Alufluor ricicla già parte del suo calore, ma la domanda continua a essere elevata. Di conseguenza, l'azienda si affida a un generatore di vapore alimentato a biogas, che rappresenta uno dei costi energetici più elevati. Per questo motivo, è stata una delle 19 aziende che hanno partecipato al progetto iWAYS , un'iniziativa di ricerca finanziata dalla Commissione Europea.

Nell'ambito di iWAYS, università e aziende collaborano per sviluppare tecniche di riduzione delle emissioni e di riciclo di materiali, calore e acqua. Alcune di queste tecnologie permetteranno ad Alufluor di risparmiare e riutilizzare circa un terzo dell'acqua che normalmente produce come rifiuto e di ridurre di un quinto il consumo di biogas.

"iWAYS non solo ci permette di essere più efficienti e di ridurre i costi di produzione, ma ci dà anche ulteriore forza nel nostro marchio di sostenibilità", afferma Dan Turesson, un ingegnere meccanico che è il direttore tecnico di Alufluor.

Risparmio energetico e riduzione delle emissioni

L'economizzatore a condensazione a tubi di calore (HPCE) è la tecnologia principale sviluppata dagli scienziati di iWAYS: consente di recuperare calore, acqua e materiali. Inoltre, è abbastanza flessibile da poter essere adattato a diversi contesti industriali.

Il progetto è stato sviluppato per la prima volta dal professor Hussam Jouhara della Brunel University di Londra. L'Università di Modena e Reggio Emilia ha lavorato alla modellazione, mentre EconoTherm, un'azienda britannica, ha prodotto il sistema vero e proprio.

Alufluor sta per installare un sistema HPCE iWAYS a più sezioni, con l'obiettivo di aumentare il recupero energetico e ridurre le emissioni del camino. "L'energia di condensazione è molto più alta di quella ottenuta dai normali scambiatori di calore sensibile", afferma Turesson.

"Il risparmio energetico potrebbe raddoppiare utilizzando i componenti iWAYS. Di conseguenza, ci aspettiamo di ridurre al minimo la necessità di vapore per il riscaldamento dell'acqua di lavaggio. Naturalmente i generatori di vapore rimarranno come back-up, ma con queste innovazioni potremo ridurre il consumo di biogas del 20%".

La riduzione delle emissioni sarà ottenuta bruciando meno combustibile e inviando gas più puliti ai camini. Questo perché la condensazione assorbe molte particelle di fluoro, agendo come uno scrubber. Mentre alcuni componenti dell'HPCE sono in fase di produzione, Alufluor sta già sperimentando un'altra parte essenziale del progetto iWAYS: il sistema di risparmio idrico.

Modello economico basato sul riutilizzo dell'acqua

Gli attuali sistemi di scrubber, che filtrano i gas di scarico, utilizzano 8 m3/ora di acqua potabile per rimuovere fluoruri e altre particelle. Nel caso di Alufluor, quest'acqua fluorata viene sottoposta a un altro processo prima di essere rilasciata nella rete fognaria.

Questo non viene fatto solo per motivi ambientali, ma anche per creare un prodotto che verrà poi venduto". Parte della nostra sostenibilità deriva anche dal fatto che non abbiamo rifiuti solidi, cosa che normalmente hanno tutti i concorrenti", afferma Turesson.

La calce, ricca di calcio, viene aggiunta alle acque reflue dove i fluoruri sono ancora presenti. Il calcio reagisce con i fluoruri, formando fluoruro di calcio, che a sua volta viene venduto all'industria del cemento. Ancora una volta, l'approccio circolare va a vantaggio dell'ambiente e delle imprese. Il resto dell'acqua viene ulteriormente purificato e rilasciato in mare, vicino all'impianto Alufluor.

Il fluoruro di calcio è appiccicoso e c'è sempre un piccolo eccesso di calcio nell'acqua - anche l'acqua del rubinetto ne contiene piccole quantità. Pertanto, l'acqua deve essere purificata prima di essere riutilizzata negli scrubber. Altrimenti, i fluoruri si legherebbero al calcio, generando particelle scagliose che ne impedirebbero il funzionamento.

Nell'ambito della partnership con iWAYS, Alufluor sta installando un sistema integrato di trattamento dell'acqua, che consente all'acqua purificata di entrare negli scrubber. Il piano prevede due filtri a sabbia e due filtri ionici, o addolcitori, che rimuovono il calcio dall'acqua aggiungendo cloruro di sodio. L'acqua verrà poi inviata a un serbatoio e riutilizzata per gli scrubber.

Alufluor prevede di risparmiare circa 60.000 m3/anno di acqua potabile. Un'altra azienda italiana che partecipa a iWAYS, SINAM, produce sia i filtri a sabbia che i filtri ionici. Ha già condotto un piccolo progetto pilota con questi ultimi per più di un mese senza alcun problema.

"Abbiamo ancora molta acqua proveniente dalla prima reazione con le due materie prime, ma al momento non possiamo farci molto", dice Turesson. "Tuttavia, risparmiare e riutilizzare l'acqua per gli scrubber potrebbe essere un primo passo: l'utilizzo della tecnica iWAYS potrebbe aiutare a risparmiare ancora più acqua durante l'intero processo. Abbiamo in programma di apportare molte modifiche al modo in cui gestiamo l'acqua di lavaggio e alla quantità di energia che utilizziamo per farlo".

Ciò che gli scienziati di iWAYS hanno fatto per Alufluor è stato fatto anche per le aziende produttrici di ceramica e di tubi d'acciaio, tutte industrie che consumano combustibili ed emettono flussi di scarico e acque reflue - alcune più di altre. Pertanto, grazie a queste collaborazioni, le imprese europee possono rimanere sostenibili nel lungo periodo senza sacrificare la crescita economica.