Sostenibilità ed economia circolare: esempi applicativi di simbiosi industrialeServizi a rete
Servizi a Rete TOUR 2022 | Presentazione di Massimo Spizzirri - Responsabile Depurazione e Fognature Acea Ato 2
19-20 ottobre 2022, Centro Congressi La Fornace di Acea Ato 2 a Roma
Sostenibilità ed economia circolare: esempi applicativi di simbiosi industrialeServizi a rete
Servizi a Rete TOUR 2022 | Presentazione di Massimo Spizzirri - Responsabile Depurazione e Fognature Acea Ato 2
19-20 ottobre 2022, Centro Congressi La Fornace di Acea Ato 2 a Roma
Efficientamento energetico e innovazione tecnologica per il comparto biologic...Servizi a rete
Servizi a Rete TOUR 2022 | Presentazione di Graziano Vaccari - Asset Sviluppo ManagementProgettazione Realizzazione, HERA Spa e Diego Ruggeri - Responsabile soffianti Italia, Kaeser Compressori
19-20 ottobre 2022, Centro Congressi La Fornace di Acea Ato 2 a Roma
Webinar "Gruppo CAP: “La gestione integrata dei fanghi di depurazione”Servizi a rete
Presentazione di Giovanni Vargiu Responsabile Settore Waste di Gruppo CAP, Davide Scaglione Responsabile Depurazione di Gruppo CAP, Stefano Dellavedova Ingegnere processista di Gruppo CAP e Matteo Longo Direttore Generale di Bioforcetech Corporation
Un futuro a basse emissioni di carbonio; strategie per la mitigazione dei cam...Sardegna Ricerche
L'intervento di Alberto Varone (CRS4) in occasione dell'evento "La cattura dell’anidride carbonica ed il suo utilizzo: tecnologie ed economia per una transizione energetica sostenibile" che si è tenuto a Cagliari il 15 aprile 2019.
Title: Use of Italian zeolites for purification and upgrading of biogas from organic municipal wastes and olive mill effluents, with the prospect of a re-entry into the national grid. Autors: Ettore Guerriero, Francesco Petracchini, Valerio Paolini, Alessandro Bencini, Serena Drigo, Ilaria Bientinesi.
CNR - Institute of Atmospheric Pollution Research, Area della Ricerca di Roma1, Via Salaria Km 29,300 Monterotondo, (RM).
AZZERO CO2 srl, via Genova 23, Roma (RM).
Our research is part of the project BIO GAME, whose general target is to promote the market and the distribution of biomethane. The activity consists in the development, the validation and the optimization of a small-scale and economically sustainable biogas purification, through the experimental use of natural zeolites taken from processing wastes of Lazio’s tuffs. Regarding the production of biogas, the project focuses on the development of the organic fraction of municipal solid waste and olive mill effluents, stimulating a virtuous management of organic residues and taking advantage of their great potential energy.
From previous experiments, conducted by the Institute for Atmospheric Pollution Research of the National Council of Researches (CNR IIA), it was observed that certain types of tuff can simultaneously sequester the CO2 and other contaminants present at low concentration, in addition to acting as a powerful dehydrating agent. The activity is to employ tuffs in the technique of pressure swing adsorption (PSA): in fact, synthetic zeolites (very expensive) have been used for the adsorption of CO2 in some plant solutions. Natural zeolites may be used both for the adsorption of carbon dioxide and for the abatement of hydrogen sulphide instead of coal, generally used for these purposes. Usually, the coal is regenerated: this results in a reduction of efficiency in abatement of siloxanes and other volatile organic compounds. Tuffs wastes are available in large amounts at low prices, so they allow the elimination of the regeneration phase. Furthermore, they are able to effectively adsorb ammonia: therefore, after having been enriched, they can be disposed on an agricultural land, increasing its productivity. Indeed, the use of tuff in soils is already a common practice, since it has an effect of slow release both of irrigation water and nitrogen fertilizer.
The project allows to identify a new methodology for the management and energy recovery from organic wastes, and to develop the distributed production of biomethane. In this way it will be possible to increase the independence from centralized energy systems and from fossil fuels. Along with an increase in the security of energy supply, it will result in a reduction of greenhouse gases emissions and a strengthening of the competitiveness of Lazio’s and Italian oil industry, together with an employment growth.
Il Consorzio Ecocoarbon presenta come nella regione Abruzzo sia all'avanguardia nel ridurre gli inquinanti grazie al CSS-Combustibile e la normativa regionale introdotta.
Efficientamento energetico e innovazione tecnologica per il comparto biologic...Servizi a rete
Servizi a Rete TOUR 2022 | Presentazione di Graziano Vaccari - Asset Sviluppo ManagementProgettazione Realizzazione, HERA Spa e Diego Ruggeri - Responsabile soffianti Italia, Kaeser Compressori
19-20 ottobre 2022, Centro Congressi La Fornace di Acea Ato 2 a Roma
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Un futuro a basse emissioni di carbonio; strategie per la mitigazione dei cam...Sardegna Ricerche
L'intervento di Alberto Varone (CRS4) in occasione dell'evento "La cattura dell’anidride carbonica ed il suo utilizzo: tecnologie ed economia per una transizione energetica sostenibile" che si è tenuto a Cagliari il 15 aprile 2019.
Title: Use of Italian zeolites for purification and upgrading of biogas from organic municipal wastes and olive mill effluents, with the prospect of a re-entry into the national grid. Autors: Ettore Guerriero, Francesco Petracchini, Valerio Paolini, Alessandro Bencini, Serena Drigo, Ilaria Bientinesi.
CNR - Institute of Atmospheric Pollution Research, Area della Ricerca di Roma1, Via Salaria Km 29,300 Monterotondo, (RM).
AZZERO CO2 srl, via Genova 23, Roma (RM).
Our research is part of the project BIO GAME, whose general target is to promote the market and the distribution of biomethane. The activity consists in the development, the validation and the optimization of a small-scale and economically sustainable biogas purification, through the experimental use of natural zeolites taken from processing wastes of Lazio’s tuffs. Regarding the production of biogas, the project focuses on the development of the organic fraction of municipal solid waste and olive mill effluents, stimulating a virtuous management of organic residues and taking advantage of their great potential energy.
From previous experiments, conducted by the Institute for Atmospheric Pollution Research of the National Council of Researches (CNR IIA), it was observed that certain types of tuff can simultaneously sequester the CO2 and other contaminants present at low concentration, in addition to acting as a powerful dehydrating agent. The activity is to employ tuffs in the technique of pressure swing adsorption (PSA): in fact, synthetic zeolites (very expensive) have been used for the adsorption of CO2 in some plant solutions. Natural zeolites may be used both for the adsorption of carbon dioxide and for the abatement of hydrogen sulphide instead of coal, generally used for these purposes. Usually, the coal is regenerated: this results in a reduction of efficiency in abatement of siloxanes and other volatile organic compounds. Tuffs wastes are available in large amounts at low prices, so they allow the elimination of the regeneration phase. Furthermore, they are able to effectively adsorb ammonia: therefore, after having been enriched, they can be disposed on an agricultural land, increasing its productivity. Indeed, the use of tuff in soils is already a common practice, since it has an effect of slow release both of irrigation water and nitrogen fertilizer.
The project allows to identify a new methodology for the management and energy recovery from organic wastes, and to develop the distributed production of biomethane. In this way it will be possible to increase the independence from centralized energy systems and from fossil fuels. Along with an increase in the security of energy supply, it will result in a reduction of greenhouse gases emissions and a strengthening of the competitiveness of Lazio’s and Italian oil industry, together with an employment growth.
Il Consorzio Ecocoarbon presenta come nella regione Abruzzo sia all'avanguardia nel ridurre gli inquinanti grazie al CSS-Combustibile e la normativa regionale introdotta.
1. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
Giovedì 9 novembre 2023 | Ecomondo, Rimini
Innovazioni tecnologiche per il recupero di risorse
e la riduzione dei consumi negli impianti di depurazione SMAT
Gerardo Scibilia
Ricercatore
Centro Ricerche SMAT
2. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
SMAT – SOCIETÀ METROPOLITANA ACQUE TORINO
Dati 2022
IMPIANTI DI DEPURAZIONE
Categoria (a.e.) numero a.e. serviti
< 10.000 373
3,03 milioni a.e.
10.000 ÷ 150.000 18
150.000 ÷ 2.000.000 1
> 2.000.000 1
TOTALE 393
Comuni serviti 290
Territorio servito 6.317 km2
Abitanti serviti 2,1 milioni
Utenze servite 413.350
Rete di acquedotto 12.882 km
Acqua erogata 170 milioni m3
Fonti/Pozzi/Sorgenti 1.820
Impianti di potabilizzazione 95
Rete fognaria 10.250 km
Ab. equivalenti 3,03 milioni a.e.
Acqua trattata 273 milioni m3
Fanghi 24.274 tonnellate (secco)
• SMAT è Gestore del Servizio Idrico Integrato per la quasi totalità
del territorio della Città Metropolitana di Torino
• Società per Azioni a partecipazione totalmente pubblica
3. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
CENTRO RICERCHE SMAT
I numeri del Centro Ricerche SMAT
(dati 2022)
Tecnici e ricercatori Oltre 100
Ricercatori full-time 7
Progetti di ricerca in corso 24
Progetti in corso finanziati dal programma
Horizon 2020
2
Accordi di partnership per la ricerca applicata e
rapporti di collaborazione
63
Articoli scientifici pubblicati nel 2022 8
4. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE URBANE
WASTEWATER TREATMENT PLANT
WATER RESOURCE RECOVERY FACILITY
Conformità qualità delle
acque trattate
Efficienza nell’uso
delle risorse
Chemicals
Energia
Recupero
Energia Acqua di riuso
Recupero di
materia
Obiettivo: zero-energy plant
(autosufficienza energetica)
Minimizzazione
Rifiuti Emissioni
5. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
L’IMPIANTO DI DEPURAZIONE SMAT DI
CASTIGLIONE TORINESE
• Abitanti equivalenti serviti 2.000.000 circa
• Abitanti serviti 1.500.000 circa
• Comuni serviti 43
• Portata trattata 25.000 m3 /h - 7 m3 /s
• Fanghi prodotti 20.000 ton s.s.
• Lavoratori impiegati 83
6. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
AERAZIONE INTERMITTENTE
• Logica di controllo e regolazione dell’aerazione nelle
vasche di ossidazione biologica, basata sull’alternanza
di fasi di aerazione e di spegnimento dell’aerazione:
successione di condizioni ossidative (nitrificazione) e
anossiche (denitrificazione);
• Regolazione della durata delle due fasi per minimizzare
i consumi energetici e massimizzare la performance
depurativa.
• Ha permesso lo spegnimento del ricircolo della
miscela aerata e l’introduzione della rimozione
biologica del fosforo nelle vasche prima utilizzate per
la pre-denitrificazione.
• Risparmio di energia e di FeCl3 per rimozione fosforo
2 vasche di pre-denitrificazione (anossiche) trasformate in
anaerobiche per la rimozione biologica del fosforo
6 vasche di ossidazione con aerazione intermittente per
nitrificazione e denitrificazione
Uno dei 4 moduli della linea acque dell’impianto di depurazione di Castiglione T.se
7. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
RIMOZIONE BIOLOGICA DEL FOSFORO
VFAs
rbCOD (fermentable
substrate)
PO4
Bio-P
bacteria
O2
CO2
Facultative
Bacteria
Poly-P
PHB
Poly-P
PO4
PHB
Energy
(ATP)
Energy
Energy
Cell Growth
Anaerobic
Aerobic
• Rimozione biologica del fosforo applicata presso l’impianto di Castiglione a seguito
dell’introduzione dell’aerazione intermittente e lo spegnimento del ricircolo della
miscela aerata
• I batteri PAO (batteri fosforo accumulanti) accumulano il fosforo in fase aerobica e lo
rilasciano in fase anaerobica.
• La rimozione netta di fosforo è legata alla produzione netta di fango (i PAO
contengono molto più fosforo rispetto ai batteri eterotrofi «classici»)
8. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
DEAMMONIFICAZIONE
• La sezione di deammonificazione (in funzione dal 2018) è basata sul processo DEMON®;
• La biomassa Anammox rimuove in maniera molto efficace ed efficiente l’azoto dalle acque di risulta della linea fanghi dopo la digestione
anaerobica;
• Quella di Castiglione T.se è ad oggi la più grande applicazione in Europa della tecnologia Anammox nel campo delle acque reflue urbane;
• Investimento: 3.000.000 Euro circa.
Processo DEMON® vs
Nitrificazione Denitrificazione:
• 95% risparmio di sostanze organiche
• 60% risparmio di energia (-1.000 MWh/anno)
• 80% riduzione di fanghi
Processo DEMON®
• capacità di trattamento: 2.000 kg N/giorno
• NTOT rimosso: 420.480 kg NTOT /y
• efficienza rimozione NTOT: > 80%
Processo Nitrificazione Denitrificazione
circa 4 kWh/kg N rimosso
Processo DEMON® bi-stadio
circa 1,67 kWh/kg N rimosso
10. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
RECUPERO ENERGETICO DEL BIOGAS
CATERPILLAR
η = 32%
4 MW
JENBACHER
η = 25%
4 MW
JENBACHER
η = 41%
5,6 MW
1984 1993 2009
OBIETTIVI
• Produzione di energia elettrica per l’autoconsumo
• Certificati Verdi/GRIN
• Recupero di energia termica:
• riscaldamento fanghi per digestione
• macchine ad assorbimento per deumidificazione biogas
• Riscaldamento ambienti di lavoro
11. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
• Impianto di biometanazione entrato in funzione a giugno 2020
• 2 linee di upgrading parallele di uguale capacità
• Capacità di trattamento impianto: 1800 Nm3/h di biogas
• Capacità di produzione: 1340 Sm3/h di biometano
• Produzione annua: circa 5 milioni Sm3 di biometano
• Investimento: 4.400.000 Euro circa
• Autorizzazione per futura realizzazione di una terza linea e di
una sezione per il recupero della CO2
IMPIANTO DI PRODUZIONE DI BIOMETANO
Il biogas prodotto dalla digestione anaerobica dei fanghi non viene più
inviato alla cogenerazione ma viene sottoposto ad upgrading per la
produzione di biometano immesso in rete SNAM
12. IMPIANTO DI PRODUZIONE DI BIOMETANO
Ingresso biogas
grezzo
Soffianti, chiller e
deumidificazione
Filtri a carbone attivo
per rimozione H2S,
silossani e COV
Compressori
Membrane
upgrading
Cabina REMI e
immissione
biometano in rete
SNAM
Deumidificazione
Adsorbimento su
carbone attivo
Upgrading a
membrane
Compressione
Controllo qualità e
immissione in rete SNAM
Biometano
Off-gas Ossidazione termica off-gas
14. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
• Il fosforo è una risorsa limitata (ai regimi attuali di consumo se ne prevede l’esaurimento nei prossimi decenni) e inserita dall’EU nella
lista delle materie prime critiche
• Il fosforo è indispensabile per l’agricoltura e NON è sostituibile, occorre pertanto recuperarlo dai flussi di scarto che ne sono più ricchi
The World Bank. (2023). Commodity Markets ‘Pink Sheets' Data
EU List of Critical Raw Materials (2020)
RECUPERO DEL FOSFORO: STRUVITE
15. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
Studio di fattibilità tecnico-economica dell’introduzione della tecnologia di recupero della struvite (un sale di fosforo e ammonio, utilizzabile come
ammendante per scopi agricoli) nell’impianto di depurazione di Castiglione T.se
Punti di forza:
• Economia circolare: da uno scarto recuperiamo un prodotto;
• Oltre al fosforo, si recupera anche una buona quantità di azoto. Minerale a lento rilascio di nutrienti;
• Tecnologia commerciale (AirPrex, Ostara Pearl- Crystal Green, etc.) diffusa in USA, Giappone, Cina. In EU impianti in Germania, Olanda, UK, etc;
• Migliora la disidratabilità del fango e riduce il consumo di polielettrolita
Criticità:
• Necessità di procedura per riconoscimento end-of-waste;
• Richiede alte concentrazioni di fosforo nelle acque di risulta: l’ideale è rimozione biologica fosforo in linea acque
Mg2+ + NH4
+ + PO4
-3 + 6H2O → NH4MgPO4∙6H2O
RECUPERO DEL FOSFORO: STRUVITE
Struvite recuperata da digestato
Struvite recuperata da centrato
16. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
SVILUPPI FUTURI NEL RECUPERO DI MATERIA DA ACQUE REFLUE
• Nutrienti: struvite + altre forme di recupero (idrossiapatite,
vivianite, da ceneri di termovalorizzazione fanghi)
• Biopolimeri: PHA – polidrossialcanoati: produzione di bioplastiche
• Cellulosa: produzione di biocompositi per edilizia, etc…
• Acidi grassi volatili – VFA: precursori di molte sostanze chimiche
• Alginato (polisaccaride): produzione di addensanti
• …?
17. Convegno 9 novembre | Ecomondo 2023
Giovedì 9 novembre 2023 | Ecomondo, Rimini
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Gerardo Scibilia
Ricercatore
Centro Ricerche SMAT