La soluzione circolare HBI
“Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma”. È il principio alla base delle attività di recupero, riciclo e riuso delle materie, fondamentali per realizzare un’economia sostenibile e circolare.
Mentre grandi passi avanti sono stati fatti in questi anni, tra l’altro, per implementare la raccolta differenziata dei rifiuti solidi urbani e avviare al recupero e al riuso i diversi materiali quali vetro, plastica, carta, alluminio etc. le attuali modalità di trattamento dei fanghi di depurazione sono ancora basate sulla vecchia logica dei rifiuti indifferenziati.
I fanghi di depurazione invece contengono importanti quantità di acqua, che si può e si deve recuperare e riutilizzare, costituiscono una fonte affidabile e consistente di energia, da sfruttare dentro e fuori i depuratori delle acque reflue e sono ricchi di preziosi elementi nutrienti che è doveroso riportare e restituire all’agricoltura, in modo sostenibile e circolare.
Dalla ricerca a start up innovativa
Con questa visione, nel 2016 a Bolzano è nata come start-up innovativa HBI, forte del bagaglio di esperienza universitaria e di ricerca accademica del suo fondatore Daniele Basso e con l’apporto delle capacità imprenditoriali dei primi partner tecnologici e industriali.
In questi anni, con il costante rapporto e lavoro di ricerca con le principali università italiane, l’italiana HBI ha sviluppato, brevettato e realizzato una propria tecnologia innovativa grazie alla quale materie che oggi sono destinate alla discarica o all’incenerimento trovano nuovi utilizzi attraverso un sistema circolare che le processa permettendo di recuperare quasi completamente le materie prime, in particolare rendendo disponibili per il riuso i tre elementi preziosi che i fanghi di depurazione contengono: acqua, energia e nutrienti.
Tecnologia poligenerativa
Quella di HBI è una tecnologia poligenerativa che tratta in modo efficiente e sostenibile i residui del ciclo di depurazione delle acque reflue, convertendo quello che ancora oggi viene gestito come un rifiuto in una risorsa preziosa per l’economia e l’ambiente.
Un comune depuratore diventa così una bio raffineria poligenerativa sostenibile ed energeticamente neutrale, al servizio della comunità e dell’ambiente. Ciò permette di abbattere drasticamente sia la destinazione dei fanghi in discarica o il loro incenerimento sia l’importazione di fertilizzanti dall’estero.
L’impianto HBI è stato in funzione presso il depuratore di Bolzano, trattando i fanghi usciti dal digestore anaerobico, e presso il sito GpLab di Fusina (Ve) dove ha trattato fanghi non digeriti.
Con queste installazioni, la tecnologia HBI ha accumulato oltre 8.000 ore di funzionamento, ha recuperato 600 tonnellate di acqua e 70 tonnellate di materiali ad alto valore aggiunto.
ETV Environmental Technology Verification
Nel 2022, la tecnologia è stata certificata con l’attestato europeo ETV Environmental Technology Verification, avendo dimostrato una capacità combinata di recupero di materie ed energia dai fanghi pari al 93,4%.
In Italia, ogni anno si producono circa 3,2 milioni di tonnellate di fanghi di depurazione. La metà di questi vengono usati direttamente in agricoltura, senza una decontaminazione profonda, e l’altra metà viene ancora smaltita in discarica o incenerita, con evidenti impatti ambientali e costi per oltre 500 milioni di euro.
Nei prossimi anni, la produzione di fanghi in Italia è destinata ad aumentare, fino a raggiungere quattro milioni di tonnellate annue, grazie agli investimenti sulla capacità di depurazione. Inoltre, la parte di fanghi idonei all’utilizzo diretto in agricoltura, che oggi si misura su limiti e tabelle di inquinanti risalenti nel tempo, si ridurrà con l’entrata in vigore di nuove normative europee e nazionali.
È chiara pertanto la necessità di adottare tecnologie che consentano di diminuire la massa di rifiuto e al contempo di massimizzarne il recupero e il riutilizzo in un’ottica di economia circolare.
Con la tecnologia HBI si riduce il rifiuto in uscita dal trattamento di oltre il 90% dopo aver recuperato l’acqua, sfruttato l’energia che i fanghi contengono ed estratto i nutrienti che servono all’agricoltura.
L’impianto per il trattamento dei fanghi di depurazione sviluppato da HBI integra e rende sinergici due processi: la carbonizzazione idrotermica HTC e la gassificazione.
HTC e gassificazione per il recupero di acqua, energia e nutrienti
I fanghi in ingresso all’impianto vengono lavorati al fine di ottenere un materiale idoneo per l’alimentazione ai successivi reattori, ovvero un fango al 10- 15% di sostanza secca che viene poi convogliato allo scambiatore di calore.
Lungo lo scambiatore di calore, il fango e la corrente liquida in uscita dai reattori HTC scambiano calore in modo da massimizzare il recupero termico e raggiungere le temperature di design.
I fanghi reidratati sono sottoposti al processo di carbonizzazione idrotermica HTC, dal quale risultano due prodotti: una corrente liquida contenente acqua di processo e un solido carbonioso (hydrochar) e un gas.
La corrente liquida viene quindi avviata alla fase di disidratazione.
La creazione dell’hydrochar
In questa fase vengono separati l’acqua di processo e l’hydrochar, il materiale solido ad alto contenuto energetico. La prima fase di disidratazione è meccanica (con la quale si raggiungono valori di circa il 50% di sostanza secca senza l’uso di polielettrolita), la seconda è termica, sfruttando l’energia prodotta dallo stesso sistema e quindi non necessitando di utilizzare fonti energetiche fossili.
L’acqua viene quindi ricircolata parzialmente al reidratatore e parzialmente in testa al depuratore o al digestore anaerobico, sul quale ha effetti estremamente positivi sulla produzione di biogas (+15-40%). L’hydrochar invece viene avviato alla successiva fase di gassificazione.
Durante la gassificazione, l’hydrochar viene trasformato in un gas combustibile rinnovabile, chiamato syngas. Il processo avviene a 700-750 °C e permette quindi la degradazione della maggior parte degli inquinanti. Eventuali inquinanti in eccesso sono volatilizzati e seguono il syngas, che viene utilizzato come combustibile rinnovabile per alimentare una caldaia che consente di produrre l’intera quantità di energia termica richiesta dal sistema HBI.
Una tecnologia neutrale dal punto di vista termico
In questo modo, la tecnologia HBI riesce ad essere neutrale dal punto di vista termico.
Inoltre, all’interno della caldaia, appositamente progettata da HBI, si raggiungono temperature di oltre 1.200 °C, condizione in cui il processo consente la completa degradazione e mineralizzazione di tutti gli inquinanti.
Infine, le ceneri residue vengono avviate al recupero dei nutrienti (alcuni dei quali classificati a livello europeo come materie prime critiche e strategiche, i.e. CRM), attraverso la separazione dei metalli.
Per implementare questo processo essenziale per chiudere il ciclo idrico in modo circolare, restituendo gli elementi all’agricoltura, HBI ha sviluppato e brevettato una soluzione che si applica alle ceneri di gassificazione, per recuperare sostanze nutritive, come fosforo, magnesio ed altri macro e micronutrienti, utilizzabili come componenti rinnovabili per la produzione di fertilizzanti sostenibili. Questo processo separa i metalli dalle ceneri mediante l’aggiunta di un catalizzatore. Il volume residuo di rifiuto inerte è il 3,6% del volume di fanghi in ingresso.
L’impianto HBI è modulare ed ha un’impronta estremamente compatta. Può essere installato all’interno del depuratore, in coda alla linea fanghi, o autonomamente come Hub di trattamento. Un impianto capace di trattare fino a 10.000 t/a di fanghi tal quali o passati da digestore anaerobico occupa circa 600 mq. Nel caso sia presente un digestore anaerobico per il pre-trattamento dei fanghi, l’applicazione della tecnologia HBI consente di aumentare la produzione di biogas fino a +40%.
