Hi-Tech Ambiente n.3 - Marzo 2019 by Patrizia Bindi

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AMBIENTE

MENSILE - TECNOLOGIE AMBIENTALI PER L’INDUSTRIA E LA PUBBLICA AMMINISTRAZIONE -

ANNO XXX MARZO 2019

PER ACQUE DI SCARICO INDUSTRIALE

Tanto biogas e pochi fanghi LA SFIDA GREEN

L’idrogeno per l’energia di domani a pagina 16

a pagina 27

LA DEPURAZIONE ELETTROCHIMICA a pagina 10

SOMMARIO PANORAMA

ENERGIA

Arera: un’indagine sui fanghi di depurazione Energia pulita per tutti

La chimica dell’energia solare

Numerose le ricerche e le sperimentazioni in corso, che hanno anche portato alla realizzazione di numerosi impianti pilota

DEPURAZIONE La biodepurazione ad aerazione estesa

Più energia dal sole

MACCHINE & STRUMENTAZIONE

RedUnit: trituratori e pompe La depurazione elettrochimica

Nuove celle solari a concentrazione a 4 giunzioni per migliorare la cattura della luce e rendere i sistemi fotovoltaici molto più efficienti

Questa tipologia di impianto a fanghi attivi, estremamente compatta e resistente, garantisce alto rendimento, semplicità di gestione e facilità d'ispezione

Progetto Rewagen: elettrocoagulazione, elettro-ossidazione, produzione e impiego energetico dell’idrogeno

Un’unità combinata, compatta e robusta, di elevata flessibilità, poco energivora e di facile manutenzione

TECNOLOGIE

L’idrogeno per l’energia di domani

RIFIUTI La gestione avanzata dei rifiuti

BIOMASSE & BIOGAS Per acque di scarico industriali

Gli incentivi biogas 2019 Per gli impianti fino a 300 kW, realizzati da imprenditori agricoli e alimentati con sottoprodotti provenienti da attività di allevamento e della gestione del verde

ECOTECH

ENTERPRISE EUROPE NETWORK

INSERZIONISTI

Messo a punto uno speciale trattamento anaerobico dei reflui particolarmente efficace e dai bassi consumi energetici

Le coperture per il biogas

L’innovazione tecnologica, gli attori coinvolti e le ricerche messe in campo dal network Clypea promosso dal Ministero dell’Economia

I.S.P.A. SRL PLASTIC PROJECT EUROPEAN SRL IDROCLEAN SRL AMG IMPIANTI SRL GEO STUDIO ENGINEERING SRL RAGAZZINI SRL CORRADI & GHISOLFI SRL BEA ECO ACTIVESRL CID ING. VENTURA SRL VENTILAZIONE INDUSTRIALE SRL

GLI INDIRIZZI DELLE AZIENDE CITATE SONO A PAG. 32 Hi-Tech Ambiente

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panorama ModALiTA’ di geSTione e di VALorizzAzione

Arera: un’indagine sui fanghi di depurazione Con la delibera 20/2019/r/idr del 22/1/2019, Arera ha avviato un'indagine conoscitiva sulle modalità di recupero e smaltimento dei fanghi residui della depurazione, prevedendo attività specifiche di approfondimento volte a favorire l'adozione di ulteriori misure idonee ad accompagnare la transizione a un'economia cir-

colare del settore del trattamento dei reflui. in sintesi, Arera intende approfondire le tecnologie ad oggi disponibili ai fini del contenimento e della relativa valorizzazione del quantitativo totale di fanghi tal quali in uscita dagli impianti di depurazione. Ma intende acquisire informazioni anche in

merito a: costi di trasporto, recupero e smaltimento dei fanghi; soggetti terzi coinvolti nelle attività di gestione dei fanghi fino alla relativa destinazione finale, nonché eventuali flussi extra-regionali o transfrontalieri. responsabile del procedimento è la direzione Sistemi idrici (dSid), che ha mandato di acquisi-

LeCCe, PienzA e VeronA

Hi-Tech Ambiente sbarca su Facebook!

I ricicloni in acciaio

Con un tasso di recupero pari al 75,3% rispetto alle quantità immesse a consumo l’italia si conferma un’eccellenza nella raccolta differenziata degli imballaggi in acciaio. Un risultato che colloca il nostro Paese tra i migliori in europa, reso possibile anche grazie all’impegno nella raccolta differenziata dei Comuni italiani. nell’ambito di Comuni ricicloni, l’iniziativa di Legambiente che ogni anno individua in italia le amministrazioni locali con le migliori performance di raccolta

differenziata e di gestione dei rifiuti, ricrea ha di recente premiato tre città particolarmente virtuose: il Comune di Lecce per il Sud italia, il Comune di Pienza per il Centro e il Comune di Verona per il nord. <<Lecce continua a registrare risultati in forte crescita per quanto riguarda la raccolta differenziata degli imballaggi in acciaio, ed è sulla buona strada per colmare il distacco che separa il Sud italia dalle regioni più virtuose – spiega Federico Fusari, direttore generale di ricrea - anche Pienza nel 2017 ha incrementato le quantità raccolte, dimostrandosi uno dei comuni più sensibili e attenti all’ambiente del Centro italia. Verona, infine, con una raccolta di oltre 3 kg per abitante/anno si conferma una delle città italiane più performanti>>.

re dati e documenti (anche convocando eventuali incontri tecnici e focus group). L’indagine conoscitiva dovrà concludersi entro il 31 dicembre 2019.

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rePorT UTiLiTALiA

La sostenibilità delle utility il comparto delle aziende dei servizi pubblici reinvestite per il 49% nell’idrico, per il 21% in reti energetiche, per il 9% in ambiente Promozione delle buone pratiche, crescita infrastrutturale, innovazione e ricerca, sviluppo sostenibile. Questi i capisaldi delle aziende dei servizi pubblici che intendono entrare nel futuro. ed è per questo che Utilitalia (la Federazione che riunisce le aziende che si occupano di acqua ambiente e energia) lancia “Misurarsi per migliorarsi’, il primo rapporto di sostenibilità delle aziende associate (tra cui Hera, iren, Acea, A2A, Smat). i dati raccolti nel rapporto, grazie a un’analisi che ha censito 300 indicatori (economico-finanziari, tecnici, commerciali e di governance, entrando anche nello specifico dei

comparti acqua, energia e rifiuti), raccontano che il comparto industriale è “finanziariamente sano”. La ricchezza prodotta dalle utility è reinvestita nel servizio idrico per 1,5 miliardi (il 49% del totale), nello sviluppo e ammodernamento delle reti di distribuzione elettrica e

gas (per il 21%), nei servizi ambientali per 290 milioni (9%) e in attività di ricerca e sviluppo per 81 milioni (2,5%). Molto diffuse le certificazioni legate ai processi e all’organizzazione: l’80% del totale adotta sistemi di gestione per la qualità (iSo 9001), il 58% sistemi

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Il risparmio energetico nell’industria Le PMi rappresentano circa un terzo del potenziale di risparmio energetico all’interno dell’Unione europea, ma spesso non dispongono dell’esperienza tecnica o delle informazioni giuste per effettuare investimenti adeguati, in particolare quando i tempi di recupero dell’investimento possono essere diversi. grazie al progetto europeo eUMercì sono stati raccolti migliaia di progetti di efficienza energetica realizzati dalle aziende, con esempi di come il risparmio energetico possa essere implementato nel settore di pertinenza e i relativi costi. il risultato è un grande database che può aiutare le piccole e medie imprese a fare scelte di investimento volte a ridurre il consumo energetico. Allo scopo è stato realizzato anche un portale web (www.eumerci-

portal.eu). La forza del database è che si basa sui risultati reali dei progetti realizzati sul campo. Per ciascun settore è stata esaminata la quantità d’energia utilizzata in ciascuna fase del proces-

so industriale, identificando dove è possibile risparmiare. Svariati gli indicatori di cui si è tenuto conto e che hanno portato ad un voto finale e quindi ad una classifica; e per ogni settore industriale c’è una classifica diversa, in quanto ogni settore ha caratteristiche differenti. il risparmio energetico varia enormemente tra i diversi settori industriali e a seconda del prezzo dell’energia: si va da circa il 5% in alcuni settori o fino al 50% per altri, come ad esempio nel settore alimentare e delle bevande, dove si possono realizzare enormi risparmi attraverso il riutilizzo e il riciclaggio.

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www.eumerci-portal.eu

di gestione ambientale (iSo 14001) e il 47% sistemi per la gestione della salute e sicurezza dei lavoratori. Secondo il report di Utilitalia è diffusa tra le aziende la rendicontazione non finanziaria: 34 i bilanci di sostenibilità, corrispondenti al 76% del valore della produzione rappresentata. nel 94% dei casi, il bilancio di sostenibilità viene approvato dal Cda o da altri organi amministrativi, e nel 76% dei casi presentato all’assemblea dei soci. e’ pari rispettivamente al 64% e all’80% la quota di energia elettrica e di calore prodotta da fonti rinnovabili e assimilate, corrispondenti a 22 milioni di tonnellate di Co2 evitate. Sono pari al 40% della quota d’obbligo i certificati bianchi conseguiti attraverso la realizzazione diretta di interventi di efficientamento energetico. Superiore al 96% la quota di campioni di acqua potabile risultata conforme. Sono del 40,7% le perdite di rete ed è pari all’85% la quota di fanghi di depurazione destinata al recupero, con un 5,4% destinato alla produzione di biogas. La raccolta differenziata svolta dalle utility censite è pari al 55,2% dei rifiuti prodotti e pari al 49,5% la quota destinata al recupero di materia. Sono oltre 3 milioni gli abitanti serviti da sistemi di tariffazione tramite misurazione puntuale delle quantità di rifiuti prodotti e sono oltre il 50% i Comuni serviti da sistemi di raccolta porta a porta.

I CITTADINI GUADAGNANO DALLA DIFFERENZIATA interessante l’esempio della città di Lanciano, in provincia di Chieti, che si prepara a sperimentare il primo centro di raccolta abruzzese all'avanguardia che, oltre a differenziare i rifiuti e rivendere il riciclabile, potrà restituire una quota in denaro ai cittadini che li conferiranno. Secondo quanto previsto, gli utenti saranno dotati di una tessera magnetica che permetterà di calcolare il peso del materiale conferito. A fine anno, sottratti i costi di gestione della struttura, di proprietà della eco.Lan, agli utenti sarà restituito l'incasso della vendita dei materiali (carta e cartone, plastica, vetro e metalli).

il "Pacchetto energia pulita per tutti gli europei" è stato approvato in via definitiva e tre dei provvedimenti presentati dalla Commissione europea due anni fa sono entrati in vigore a fine dicembre scorso. dopo la direttiva sulla prestazione energetica degli edifici, entrata in vigore lo scorso luglio, il Consiglio europeo ha messo il sigillo anche sulle nuove direttive rinnovabili ed efficienza e al regolamento sulla governance dell'Unione energetica. il regolamento viene applicato in tutti gli Stati membri, mentre le novità introdotte dovranno essere recepite entro 18 mesi dalla loro entrata in vigore nel diritto nazionale di ciascuno Stato. Quest'ultimi dovranno presentare un "piano nazionale integrato per l'energia e il clima" decennale, con obiettivi, contributi, politiche e misure nazionali entro il 31 dicembre 2019 e, successivamente, ogni 10 anni. Si introduce l'obbligo per gli Stati membri di ottenere nuovi risparmi energetici annuali pari allo 0,8% nel periodo 2021-2030, anche se viene concessa una certa flessibilità sulle modalità di a-

PACCHeTTo eUroPeo

Energia pulita per tutti Approvate le direttive sulle energie rinnovabili e sull'efficienza energetica

dempimento a questi obblighi. nella nuova direttiva sono inoltre contenute delle disposizioni sociali che obbligano gli Stati a tenere conto della necessità di ridurre la precarietà energetica quando pianificano provvedimen-

ti mirati al risparmio energetico. La strategia è quella di ridurre la dipendenza dell'europa dai fornitori mondiali di petrolio e gas e gli effetti, se tutto dovesse andare per il meglio, sarebbero bollette meno care e migliore qualità del-

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l'aria. gli Stati membri devono inoltre garantire che i cittadini abbiano il diritto di produrre energia rinnovabile per il proprio consumo, di immagazzinarla e vendere la produzione in eccesso a un prezzo pari almeno al valore di mercato; di conseguenza, verranno eliminate spese e tasse sull'energia autoconsumata fino al 2026. obiettivi fondamentali della direttiva per l'Ue sono il miglioramento in termini di efficienza energetica (32,5% entro il 2030) e di energia prodotta da fonti rinnovabili (32% entro il 2030). in entrambi i casi gli obiettivi saranno rivisti nel 2023 e l'asticella potrà solo alzarsi ulteriormente. Si punta anche ad accelerare il ricorso alle energie rinnovabili nei trasporti: entro il 2030, almeno il 14% dei carburanti per i trasporti dovrà provenire da fonti rinnovabili. già a partire dal 2019, il contributo dei biocombustibili di prima generazione con un elevato rischio di deforestazione e di cambiamento indiretto di destinazione dei terreni sarà gradualmente eliminato, fino a raggiungere quota zero nel 2030.

DEPURAZIONE A C Q U A

A R I A

S U O L O

La biodepurazione ad aerazione estesa A2A ha scelto la qualità Gazebo

Questa tipologia di impianto a fanghi attivi, estremamente compatta e resistente, garantisce alto rendimento, semplicità di gestione e facilità d'ispezione te) attraverso un procedimento che garantisce estrema solidità, resistenza e tenuta idraulica perfetta. La prima sezione dell’impianto è rappresentata da una vasca di accumulo e sollevamento, con un volume sufficiente a smorzare le punte idrauliche e omogeneizzare i liquami così da poterli inviare al trattamento biologico con portata costante, ottimizzando tutto il processo biologico. e’ inoltre presente un miscelatore sommerso per miscelare ed omogeneizzare i liquami accumulati. A monte della sezione di nitrificazione-ossidazione vi è una vasca di denitrificazione, in modo che i nitrati formatisi nelle successive fasi di nitrificazione, ricircolati a monte sia con il fango ispessito nel bacino di sedimentazione secondaria che con la miscela aerata, vengano trasformati ad azoto gassoso, poi liberato in atmosfera tramite strippaggio. Lo schema di processo prevede, in successione e senza sedimentazione intermedia, un reattore di denitrificazione e uno di nitrificazione. in uscita sono previsti meno di 15 mg/l di azoto ammoniacale, meno di 0,6 mg/l di azoto nitroso e meno di 20 mg/l di azoto nitrico. La fase di ossidazione dei liquami è, come detto, ad aerazione estesa. Adottando lunghi tempi di aerazio-

A2A, la maggiore multiutility italiana, ha scelto gazebo per la progettazione, fornitura e posa in opera del nuovo impianto di trattamento biologico delle acque presso il proprio stabilimento in San Filippo del Mela (Me). Questo impianto di depurazione a fanghi attivi ad aerazione estesa offre numerosi vantaggi: alto rendimento, struttura compatta, semplicità di gestione, facilità d'ispezione, componenti di alta qualità, durata nel tempo. Si tratta di un depuratore di piccole dimensioni (200 ab.eq., 50 mc/g di portata) particolarmente adatto per medi insediamenti industriali. L’efficienza depurativa prevede: Bod5 in uscita inferiore a 40 mg/l, Cod minore di 160 mg/l, azoto totale sotto i 36 mg/l, fosforo minore di 10 mg/l e tensioattivi totali sotto i 2 mg/l. STRUTTURA DELL’IMPIANTO

L’impianto gazebo realizzato per A2A energia è composto da accessori di alta qualità in acciaio inox e da vasche realizzate con l’innovativo SCC gazebo System per offrire più durata, più sicurezza e nessun problema. Tale sistema, infatti, prevede la fabbricazione di vasche monoblocco prefabbricate realizzate con calcestruzzo autocompattante SCC (Self Compacting ConcreHi-Tech Ambiente

ne, alla prima fase di assimilazione, si sovrappone una fase di ossidazione prolungata che nella stessa vasca di aerazione porta ad una stabilizzazione e mineralizzazione per via aerobica delle sostanze organiche, con contemporanea nitrificazione dello ione ammonio presente nel liquame. La vasca impiegata per l'aerazione a bolle fini ha una sezione trasversale con larghezza uguale o poco maggiore al tirante d'acqua (1,9-2,2 m). L'immissione di aria in vasca avviene tramite un collettore centrale sul quale sono inserite una serie di calate con diffusori porosi per la creazione di microbolle sistemati sul fondo vasca lungo la parete longitudinale (aerazione a spirale). il sistema di aerazione previsto nella vasca di ossidazione/nitrificazione è ad aria insufflata a bolle fini con diffusori tubolari con membrana in ePdM ad alta portata. L’aria immessa nei diffusori si diffonde attraverso il materiale spugnoso consentendo un ottimo scambio di ossigeno e una buona miscelazione dei liquami. e’ presente una soffiante a canale laterale di potenza di 3-4 kW con portata d’aria pari a 126 mc/h a prevalenza di 300 mbar. Veniamo ora alla vasca di sedimentazione finale, che è del tipo dortmund a flusso ascensionale, con tramoggia di fondo a pianta rettangolare per la raccolta del fango sedimentato. L'acqua depurata è raccolta da una canaletta periferica in acciaio inox. i fanghi sedimentati sul fondo della tramoggia vengono estratti a mezzo di una pompa idropneumatica ad aria (tipo air-lift), che assicura una buona integrità dei fiocchi di fango, e inviati in testa al trattamento biologico. il fango di supero viene periodicamente inviato alla vasca di accumulo fanghi, mediante l’apertura di apposita valvola a sfera posta sulla tubazione di ricircolo fanghi, per l’ispessimento finale.

La fase di disinfezione avviene con il dosaggio di una soluzione commerciale di agente disinfettante mediante una pompa di tipo elettronico con portata variabile da 0 a 100%. il dosaggio è regolato in funzione della portata media. L’ultimo step è quello di accumulo e ispessimento fanghi, con cui si facilita la separazione dell’acqua surnatante dal fango, che viene ricircolato, a gravità, a monte del trattamento depurativo del liquame, nella vasca di equalizzazione iniziale. il fango ispessito viene quindi prelevato e smaltito.

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La depurazione elettrochimica Per gli effluenti caseari

Progetto rewagen: elettrocoagulazione, elettro-ossidazione, produzione e impiego energetico dell’idrogeno L’industria lattiero-casearia è uno dei settori che meglio hanno saputo resistere alla crisi economica, continuando a mostrare indici di crescita. in europa, questo mercato vale 18.500 milioni di dollari, con un incremento di quasi il 13% negli ultimi 5 anni; la maggior parte del latte prodotto in europa viene trasformato in formaggi, burro, latte in polvere e in una varietà di prodotti minori come yogurt, gelati e creme di vario tipo. Per ogni litro di latte lavorato, si generano da 2 a 10 litri di prodotti di scarto (siero, acque reflue e fanghi di depurazio-

ne); per quanto sia possibile ridurre questo enorme quantitativo impiegando metodi di gestione appropriati e ricorrendo allo spandimento dei fanghi sul terreno agricolo, esiste un problema relativo alla depurazione ambientalmente sostenibile dei reflui lattiero-caseari. i trattamenti di depurazione attualmente disponibili non sono del tutto soddisfacenti, sia per il loro costo che per le scarse possibilità di riutilizzo dell’acqua depurata. il progetto reWAgen (electrochemical WAter treatment system in the dairy industry with

hydrogen recovery and electricity production) si propone di superare l’attuale situazione negativa ricorrendo ad una combinazione sequenziale di tre tecnologie: elettrocoagulazione, elettro-ossidazione, produzione e impiego energetico dell’idrogeno. GLI OBIETTIVI DEL PROGETTO E LE DIVERSE FASI

in maggior dettaglio, questi gli obiettivi del progetto reWAgen: - sviluppare un processo integrato di trattamento elettrochimico del siero di latte e dei reflui lattiero-

caseari - ridurre i consumi idrici mediante il riutilizzo delle acque reflue depurate - recuperare energia attraverso la captazione e l’utilizzo in fuel cells dell’idrogeno generato dai processi di depurazione elettrochimici - valorizzare i fanghi di depurazione mediante il recupero dei metalli - ridurre il consumo di prodotti chimici. Le prime fasi del trattamento si basano sulla separazione delle parti grasse, mediante campi elettrici pulsati, e sull’elettrocoagulazione per il trattamento di chiarificazione primaria; successivamente, il trattamento di elettroossidazione abbatte il contenuto di sostanze organiche e, infine, la deionizzazione capacitiva assicura il trattamento finale di riduzione della conducibilità, della salinità e del contenuto di sostanze minerali. il sistema si presenta in modo completo e integrato e comprende, oltre ai controlli sulle singole fasi di trattamento, un’unità integrata di monitoraggio e controllo, che consente di operare in condizioni costantemente ottimizzate. Campi elettrici pulsati. il latte è sostanzialmente una emulsione di acqua e sostanze grasse; per rompere questa emulsione si usano normalmente gli enzimi del caglio, oppure l’aggiunta di sostanze acide. La tecnologia dei campi elettrici pulsati utilizza invece impulsi elettrici ad alta tensione Continua a pag. 12

Hi-Tech Ambiente

Continua da pag. 10

La depurazione elettrochimica (fino a 70 kV), ma con intensità di corrente di pochi milliampere; questi impulsi modificano le cariche elettriche superficiali delle particelle di grasso, consentendo loro di raggrupparsi e risalire in superficie, dove possono essere facilmente raccolte. nel corso del progetto, la società Aquon ha messo a punto e brevettato un sistema continuo di separazione dei grassi mediante campi elettrici pulsati, che ottiene riduzioni della torbidità di oltre il 90% (da 700 nTU a meno di 35) con minimi consumi di energia (meno di 2,5 kWh/mc). il sistema può trovare applicazioni anche in altri campi, come l’industria metallurgica, petrolchimica e farmaceutica. elettrocoagulazione. Mentre i trattamenti convenzionali di chiarificazione primaria delle acque di scarico impiegano coagulanti chimici (sali di ferro o alluminio, oppure polielettroliti), l’elettrocoagulazione produce gli ioni coagulanti mediante dissoluzione di “anodi sacrificali” in ferro e alluminio. Questa operazione viene compiuta in una apposita cella elettrochimica, nella quale i compartimenti anodico e catodico sono separati da una membrana a scambio anionico; l’ossidazione degli anodi sviluppa piccole quantità di idrogeno, che per il momento non sono state sfruttate. il trattamento degli effluenti avviene nel compartimento anodico, dove si generano gli ioni coagulanti; un sedimentatore di tipo convenzionale consente la rimozione in continuo dei solidi coagulati. il sistema sviluppato nel corso del progetto rewagen elimina il 95% della torbidità e il 33% del Cod, senza alcuna aggiunta di prodotti chimici. Anche questo know-how può essere applicato ad altri settori industriali, come il trattamento dei reflui farmaceutici e del percolato da discarica; un futuro perfezionamento potrebbe essere il recupero e l’utilizzo dell’idrogeno che si sviluppa nel processo. elettro-ossidazione. e’ questo un metodo di trattamento già largamente utilizzato e nel quadro del progetto rewagen sono stati im-

piegati anodi a base di leghe di silicio o di niobio, rivestiti con diamante sintetico “drogato” con boro. Questa combinazione consente notevoli vantaggi: riduzione nell’uso prodotti chimici, dimensioni ridotte dell’impianto, elevata efficienza energetica e riduzione degli scarichi. il sistema di elettro-ossidazione è costituito dal compartimento anodico e da quello catodico, separati da una membrana a scambio ionico; si tratta di un processo a due stadi, che lavora in continuo e realizza l’abbattimento di Bod e Cod mediante ossidazione delle sostanze organiche. Questa ossidazione avviene nel compartimento anodico, mentre nel compartimento catodico si ha la riduzione degli ioni H+ presenti in soluzione, formando idrogeno gassoso. oltre all’industria casearia, il sistema può essere applicato a qualsiasi settore industriale che

produca acque reflue caratterizzate da elevate concentrazioni di sostanze difficilmente biodegradabili, come la produzione di biogas, il trattamento delle emulsioni usate per la lavorazione dei metalli, l’industria della cellulosa e della carta, e le industrie alimentari; tuttavia, l’alto costo degli elettrodi rende al momento questo sistema non molto conveniente dal punto di vista economico rispetto ad altri tipi di trattamento. Sono in corso ulteriori ricerche, che dovrebbero rendere la tecnologia più competitiva per i settori diversi dall’industria lattiero-casearia. deionizzazione capacitiva. Si tratta di un processo di rimozione delle sostanze saline alternativo all’osmosi inversa, che per bassi valori di salinità (meno di 2.000 µs/cm) è più efficiente e richiede meno energia. il sistema utilizza diverse coppie di elettrodi, alimentate con corrente continua a

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meno di 1,6 V (per evitare i fenomeni di elettrolisi e sviluppo di gas). gli ioni positivi e negativi presenti in soluzione vengono attratti dagli elettrodi di carica opposta alla loro, e bloccati sulla superficie degli elettrodi stessi; quando la superficie degli elettrodi è satura viene tolta la tensione di alimentazione e il contenuto della cella viene scaricato. il sistema messo a punto nel quadro di rewagen ha dimostrato di poter trattare acqua con conducibilità fino a 7.000 ns/cm, producendo acqua con conducibilità 7 µs/cm e con resa superiore a 80%. raccolta, trattamento e uso dell’idrogeno. L’idrogeno viene generato soprattutto nella fase di elettro-ossidazione, e in misura minore nella elettro-coagulazione; la sua purificazione viene ottenuta con un sistema comprendente filtri a coalescenza, letti di adsorbimento, rimozione degli ossidanti e purificazione a cicli alternati di pressione e vuoto, denominato Vacuum Swing Adsorption (VSA). rispetto al convenzionale metodo dei cicli alternati di pressione (PSA), il VSA riduce i consumi di energia elettrica e presenta maggior rendimento, quando risulta accettabile che l’idrogeno in uscita contenga piccole quantità di azoto. dopo la purificazione, l’idrogeno viene inviato ad una fuel cell, che produce buona parte dell’energia elettrica necessaria al processo. SVILUPPI E BENEFICI SOCIALI

il consorzio che ha gestito il progetto prevede di offrire le diverse tecnologie sul mercato internazionale, puntando soprattutto al settore lattiero-caseario. Le tecnologie sviluppate sono adatte ad essere utilizzate anche da industrie medio-piccole; è prevedibile che le associazioni nazionali ed europee dei produttori daranno incoraggiamento e supporto a queste tecnologie in quanto, oltre ad avere validità economica, miglioreranno la qualità dei reflui in uscita e quindi l’immagine pubblica generale dell’intero settore. oltre che sul mercato europeo, alcune tecnologie (come l’elettroossidazione e la deionizzazione capacitiva) hanno suscitato notevole interesse in Cina, Stati Uniti e india.

RIFIUTI T R A T T A M E N T O

S M A L T I M E N T O

La gestione avanzata dei rifiuti Consorzio CO.GE.AM. Co.ge.AM. è un consorzio costituito da Marcegaglia, Cisa, euroenergy e Co.ri.im con lo scopo di progettare, realizzare e gestire impianti per il trattamento con recupero energetico dei rifiuti solidi urbani nel territorio pugliese. Cogeam ha realizzato, tra il 2008 e il 2010, tre impianti di selezione, biostabilizzazione e produzione di Cdr. IL PROGETTO AMBIENTE BACINO LECCE DUE Progetto Ambiente Bacino Lecce

Questo progetto si articola in un impianto di selezione e biostabilizzazione situato nel Comune di Poggiardo (Le) e in una discarica di servizio, situata a poca distanza, nel Comune di Corigliano d'otranto (Le). L'impianto di selezione e biostabilizzazione riceve i rsu residui della

raccolta differenziata, prodotti dai Comuni della ATo Lecce 2. i rifiuti vengono sottoposti ad una ispezione visiva, per eliminare i rifiuti non processabili come gomme, elettrodomestici e simili; successivamente, sono avviati alla triturazione primaria, mediante trituratore

lento a coltelli. Segue uno stadio di separazione dei metalli ferrosi per via magnetica, dopodichè i rifiuti vanno al trattamento di biostabilizzazione in tunnel; qui avviene un processo biologico di degradazione aerobica, mediante insufflazione di aria dal basso. Questa fase dura da

10 a 14 giorni, al termine dei quali il materiale va alla linea di selezione e vagliatura. in questa linea opera un vaglio rotante, che separa il materiale in due flussi: una frazione di sottovaglio (denominata rBd, cioè residuo Biostabilizzato a discarica), a prevalente contenuto di materiale organico, e una frazione di sopravaglio (denominata FSC, cioè Frazione Secca Combustibile) a prevalente contenuto di materiale secco. il sottovaglio non trova al momento utilizzazione, e viene inviato in discarica e impiegato come materiale di copertura e per l'attività di recupero, dopo eventuale trattamento di biomaturazione secondaria. il sopravaglio costituisce la "materia prima" per la produzione di Cdr; a questo scopo viene effettuata una seconda separazione magnetica dei metalli ferrosi e una successiva separazione dei metalli non ferrosi. La FSC demetallizzata viene compattata in balle legate con filo metallico e protette con film plastico, allo scopo di trasportarla all'impianto di produzione Cdr sito in località Masseria guarini, nel vicino Comune di Cavallino (Le). il bilancio di massa complessivo, su 129.210 ton/anno di rifiuti in ingresso, prevede una produzione di FSC di 56.852 ton/anno (il 44%). La massa di rifiuti in ingresso viene ridotta del 33% a causa dell'evaporazione dell'umidità e della Co2 prodotta nella fase di biostabilizzazione; il 18% è costituito da sottovaglio (a discarica), il 2% da metalContinua a pag. 14

Progetto Ambiente Bacino Lecce Due Hi-Tech Ambiente

Continua da pag. 13

Questo impianto, situato nel Comune di Ugento (Le), è simile al Lecce due già descritto; riceve i rSU residuali della raccolta differenziata prodotti dai Comuni dell'ATo Le/3, per una quantità di 81.030 ton/anno. da questi si ricavano 35.653 ton/anno di FSC (il 44%); il 30% viene eliminato come acqua e Co2, il 21% è sottovaglio (da conferire nell'annessa discarica), il 2% metalli recuperabili. Come per Lecce due, la FSC in uscita viene trasferita presso l'impianto di Cavallino, per la sua trasformazione finale in Cdr. Anche il sistema di trattamento dell'aria e il sistema di automazione e controllo sono analoghi a quelli di Lecce due.

La gestione avanzata dei rifiuti li recuperabili e il restante 3% da scarti non processabili. Tutti i fabbricati sono serviti da un sistema di aspirazione, che li mantiene costantemente in depressione, assicurando 4 ricambi d'aria ogni ora. L'aria aspirata viene utilizzata come aria di processo per la fase di biostabilizzazione; l'aria prelevata dall'interno dei fabbricati viene trattata su filtro a maniche per abbattimento delle polveri e, successivamente, in biofiltro per l'eliminazione degli odori. Tutte le fasi della lavorazione sono gestite da un sistema di automazione e controllo, dotato di PC di supervisione e monitor di visualizzazione. il sistema consente il funzionamento automatico degli impianti sulla base dei parametri di processo impostati e controllati; in caso di scostamenti anomali vengono generati segnali di allarme, in modo da permettere agli operatori di eseguire gli opportuni interventi correttivi. Le ore di funzionamento delle diverse apparecchiature sono memorizzate da un timer, che segnala in anticipo le scadenze di manutenzione.

L'IMPIANTO DI PRODUZIONE CDR

L'impianto "Progetto Ambiente Provincia di Lecce", situato nel Comune di Cavallino, effettua la lavorazione della FSC proveniente dagli impianti di selezione e biostabilizzazione già descritti, producendo Cdr (Combustibile derivato dai rifiuti), idoneo per produrre energia elettrica in impianti di termovalorizzazione. L'impianto è dimensionato per trattare 165.700 ton/anno di FSC, producendo 152.500 ton/anno di Cdr (il 92% della FSC in ingresso). del restante 8%, il 6% rappresentano scarti inerti da smaltire e il 2% la frazione ferrosa recuperabile. il processo di lavorazione si svolge su 2 linee, una destinata alla produzione di Cdr sfuso, l'altra di Cdr in balle. in entrambe le linee si ha inizialmente una fase di triturazione primaria, con trituratore lento a coltelli a comando idraulico; si ha poi una prima separazione magnetica, e successivamente una separa-

Progetto Ambiente Bacino Lecce Due

IL PROGETTO AMBIENTE BACINO LECCE TRE Progetto Ambiente Bacino Lecce

IL PROGETTO DI AMMODERNAMENTO e' stata recentemente definita l'aggiudicazione definitiva del progetto di ammodernamento dell'impianto di Cavallino, che prevede l'installazione di una linea di selezione automatizzata detta reMat (recupero Materie) in grado di riconoscere, separare e recuperare le singole frazioni merceologiche presenti nei rifiuti. e' prevista inoltre la costruzione di un impianto di compostaggio.

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zione aeraulica, dove un flusso d'aria separa i rifiuti secondo il loro peso specifico, escludendo la frazione piĂš pesante (materiali inerti), che costituisce scarto da avviare a smaltimento. La FSC depurata da ferro e da materiali inerti va alla triturazione secondaria, dove viene ridotta in pezzatura controllata, secondo le richieste degli utilizzatori finali. Segue una seconda separazione magnetica, e a questo punto per il Cdr sfuso la lavorazione si conclude. il Cdr da formare in balle viene invece condizionato in pressa imballatrice, che forma balle legate con filo metallico, che per passaggio in filmatrice vengono protette con film in materiale plastico; le balle sono provvisoriamente stoccate in area coperta, avente capacitĂ superiore a 7 giorni di produzione. Attualmente, il Cdr prodotto dall'impianto di Cavallino viene prevalentemente destinato ai termovalorizzatori di Massafra e Manfredonia. L'aria di processo e quella interna ai fabbricati vengono captate e trattate in filtro a maniche posto all'esterno del capannone; le polve-

Progetto Ambiente Bacino Lecce Tre

ri sono raccolte attraverso una coclea e racchiuse in sacchi, che vengono avviati a smaltimento. Come per gli altri impianti, il sistema di automazione e controllo consente il funzionamento automatico, sulla base dei parametri di processo impostati e controllati; il sistema controlla e comanda sia le linee di produzione del Cdr che il sistema di aspirazione e trattamento delle arie.

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BIOMASSE & BIOGAS B I O M A S S A

B I O G A S

B I O M E TA N O

C O G E N E R A Z I O N E

Tanto biogas e pochi fanghi Per acque di scarico industriali

Messo a punto uno speciale trattamento anaerobico dei reflui particolarmente efficace e dai bassi consumi energetici il trattamento di depurazione a fanghi attivi dei reflui prevede l’impiego di bacini di grande ingombro e anche un significativo apporto di energia per consentire l’aerazione del materiale organico in sospensione da parte dei batteri. inoltre, tale processo genera anche quantità importanti di biomassa secondaria (fango) che devono essere trattate prima dello smaltimento. il progetto europeo Lt-Ad ha messo a punto un sistema alternativo, ma di tipo anaerobico e con produzione di biogas, per il quale sono stati necessari ben 15 anni di ricerca accademica e applicata, e numerose prove sul campo. <<Abbiamo creato un sistema in grado di funzionare a temperature fino a 4 °C – spiega Shane Walsh, operations manager della società irlandese nVP energy, a capo del progetto - e possiamo garantire che il recupero dei biogas è massimo>>. il design impiantistico prevede biofilm granulari anaerobici specializzati che convertono gli inquinanti organici nelle acque reflue in biogas ricco in metano. L'unità a più camere consente in genere una riduzione superiore all'80% dei contaminanti organici presenti nei reflui. Le esclusive caratteristiche progettuali della tecnologia consentono al processo di procedere senza apporto di calore esterno, pertanto tutta l'energia prodotta può essere recuperata e utilizzata per l'elettricità e/o la generazione di calore sul posto.

Confrontando il trattamento anaerobico Lt-Ad delle acque di scarico con quello aerobico convenzionale di un tipico impianto di lavorazione lattiero-caseario che produce 2.000 mc/giorno di reflui, il nuovo sistema sviluppato in irlanda è in grado di fornire un risparmio annuale di oltre 1,6 mln di euro (taglio dei co-

sti operativi) con un tempo di recupero dell’investimento di meno di 2,5 anni. inoltre, i processi anaerobici producono molto meno fango dei processi aerobici poiché la maggior parte del carbonio organico che viene consumato dai batteri viene convertito in biogas e non in nuova cresci-

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ta cellulare (fango). grazie alla bassa temperatura alla quale il processo Lt-Ad può funzionare, la produzione di fango viene ulteriormente ridotta rispetto alla convenzionale digestione anaerobica riscaldata. <<il nostro processo, rispetto agli impianti a fanghi attivi – chiarisce Walsh – consente di ridurre del 90% sia i costi energetici sia la produzione di fanghi>>. La soluzione di nVP energy è stata installata su vasta scala a livello commerciale ed è attualmente operativa presso la Arrabawn dairies nella Contea di galway, in irlanda, e presso l’ABP Food group per la lavorazione della carne a Lurgan, nell’irlanda del nord. Anche in inghilterra sono in fase di completamento numerose installazioni su larga scala, come quella presso la più grande fabbrica di sidro del regno Unito gestita dalla Heineken. in questo specifico contesto industriale, la strategia prescelta è stata quella di procedere in modo graduale, sfruttando la natura modulare del sistema Lt-Ad: rendere operativi uno dopo l’altro più reattori in serie nell’arco di in un periodo di 3 anni. e’ invece in fase di sviluppo un sistema su scala ridotta che si rivolgerà al mercato delle mini-fabbriche di birra di tipo familiare, in gran parte non ancora sfruttato. <<Ma non è tutto - afferma Walsh – perché abbiamo anche un sistema pilota attivo nel settore municipale presso una primaria realtà di servizi>>.

Le coperture per il biogas Ecomembrane

Cupole e gasometri a due o tre membrane, come ad esempio la "3 Master” a pressione costante durante tutto il ciclo di riempimento e svuotamento ecomembrane da oltre 30 anni produce componenti innovativi nei settori dell'ambiente e del risparmio energetico, in particolare per lo stoccaggio del biogas. Particolarmente interessante e innovativo è il gasometro brevettato a 3 membrane "3 Master". Si tratta di un gasometro a pressione costante, coperto con membrane in tessuto in fibre poliestere spalmate con PVC, del tutto impermeabili al biogas, e con saldature mediante sistema elettronico ad alta frequenza. il sistema è composto esternamente da una camera d'aria sigillata su sè stessa, resistente ai raggi UV e agli agenti atmosferici, che assicura la spinta pneumatica all'intera struttura. Al di sotto del telo aria esterno si trova un telo intermedio, e sotto di questo il telo di contenimento del gas; la doppia membrana garantisce una sicurezza intrinseca contro l'eventuale formazione di miscele esplosive aria+biogas, in quanto la camera del gas è completamente separata da quella dell'aria di compensazione. La camera del gas è realizzata in un unico pezzo, in modo da evitare le perdite sull'ancoraggio; la struttura è completata dal telo di fondo. La centralina di pompaggio con controllo pressostatico garantisce un basso consumo energetico, poichè la pressione del biogas è mantenuta costante durante tutto il ciclo di riempimento e svuotamento, e la soffiante dell'aria di compensazione entra in funzione solo durante la fase di prelievo e non nel periodo di accumulo del biogas. Per elevati volumi di stoccaggio (oltre 3.000 mc) e per flussi di gas molto variabili, è consigliabile il gasometro a 2 membrane "2 Master", composto da una membrana

Casometro 3 Master

Cupola 3M

singola esterna pressurizzata 24 ore al giorno, che funge da elemento di spinta pneumatica sulla sottostante camera del biogas. Questo tipo di gasometro è caratterizzato da un basso costo di acquisto, grazie al ridotto numero di membrane e al sistema di ventila-

zione semplificato. Le cupole a 3 membrane sono impiegate anche per la copertura dei digestori anaerobici di liquami e fanghi, in sostituzione delle vecchie campane gasometriche in metallo. Queste cupole sono fissate al bordo delle vasche e la tenuta al

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biogas è assicurata da un grembiule appesantito e immerso nel liquame, oppure da speciali profili e guarnizioni. il sistema a 3 membrane comprende valvole di sovrapressione a tenuta variabile (per lo scarico dell'aria), e valvole idrauliche di sicurezza, per lo scarico di emergenza del biogas in caso di sovrapressioni. Lo stato di riempimento della cupola viene costantemente monitorato mediante dispositivo elettronico. Per ridurre le dispersioni di calore sul digestore è disponibile una speciale cupola, denominata "M3 Heat Shield", nella quale la membrana intermedia è costituita da un materiale a 3 strati (alluminio, film a bolle in polietilene, film continuo in polietilene). Questa struttura riduce le perdite di calore e conseguentemente i costi di riscaldamento del digestore; inoltre, garantisce la sicurezza passiva contro il pericolo di esplosione, un ridotto consumo di energia elettrica e una maggiore durata della membrana gas interna. Le cupole della ecomembrane possono essere sostenute anche mediante strutture fisse, come cavi e reti sostenuti da un palo centrale in acciaio o cemento armato. Le strutture disponibili possono essere a 2 strati (Cupola M2) o a strato singolo (Cupola M1 Spring). esecuzioni speciali possono essere realizzate per sfruttare balconcini o per la copertura di vasche (Cupola M1 Cone, coperture FLC Membrane, FLC gas, Claricover). infine, per installazioni rapide è disponibile econtainer, un gasometro in container assemblato e testato in fabbrica, facilmente trasportabile e installabile senza necessità di costruire basamenti particolari.

Gli incentivi biogas 2019 Confermati nuovamente

Per gli impianti fino a 300 kW, realizzati da imprenditori agricoli e alimentati con sottoprodotti provenienti da attività di allevamento e della gestione del verde La Legge di Bilancio 2019 approvata dal Senato specifica, ai commi dal 561-bis al 561-quinquies, che gli impianti di biogas fino a 300 kW, realizzati da imprenditori agricoli, anche in forma consortile, alimentati con sottoprodotti provenienti da attività di allevamento e della gestione del verde, continuano ad avere accesso agli incentivi previsti per l'energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili diverse dal fotovoltaico, nel limite di un costo medio annuo pari a 25 milioni di euro. in particolare, il comma 561-bis prevede che fino alla data di pubblicazione del decreto di incentivazione, riferito all'anno 2019 e successive annualità, gli impianti di produzione di energia elettrica alimentati a biogas, con potenza elettrica non superiore a 300 kW e facenti parte del ciclo produttivo di una impresa agricola, di allevamento, realizzati da imprenditori agricoli anche in forma consortile e la cui alimentazione deriva per almeno l'80 percento da reflui e materie derivanti dalle aziende agricole realizzatrici e per il restante 20 percento da loro colture di secondo raccolto, continuano ad accedere agli incentivi secondo le procedure, le modalità e le tariffe di cui al decreto ministeriale 23/6/2016 recante "incentivazione dell'energia elettrica da fonti rinnovabili diverse dal fotovoltaico", pubblicato in g.U. n. 150 del 29/6/2016. L'accesso agli incentivi è condizionato all'autoconsumo in sito dell'energia termica prodotta, a servizio dei processi aziendali. Per accedere agli incentivi, relativi al d.M. del 23/6/2016, ci sono tre

modalità, a seconda della potenza dell'impianto e della categoria di intervento. La prima di queste è tramite "Accesso diretto" e viene specificato che gli impianti di piccola taglia, nuovi od oggetto di interventi di ricostruzione, riattivazione, potenziamento o rifacimento, possono presentare domanda a seguito dell'entrata in esercizio (modalità non più disponibile a seguito del superamento del termine del 31/12/2017). La seconda è tramite "iscrizione ai registri": gli impianti di media taglia, nuovi od oggetto di interventi di ricostruzione, riattivazione, potenziamento o rifacimento, devono essere iscritti ai registri per l'assegnazione del contingente di potenza disponibile e, se rientrati in posizione utile, possono presentare domanda dopo aver realizzato l'impianto. L'ultima modalità è quella di "Ag-

giudicazione delle procedure competitive di Aste al ribasso": gli impianti di grande taglia, nuovi od oggetto di interventi di ricostruzione, riattivazione, potenziamento, devono partecipare alle procedure di Aste al ribasso per l'assegnazione del contingente di potenza disponibile e, se rientrati in posizione utile, possono presentare domanda dopo aver realizzato l'impianto. in caso di interventi di potenziamento, per determinare la modalità di accesso agli incentivi, la potenza da considerare corrisponde all'incremento di potenza a seguito dell'intervento. il comma 561-ter prevede che ferma restando la modalità di accesso diretto, l'ammissione agli incentivi è riconosciuta agli impianti tenuti all'iscrizione a registro nel limite di un costo annuo di 25 milioni di euro calcolato dal gSe secondo le

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modalità indicate dal d.M. del 23 giugno 2016. il primo bando sarà pubblicato entro il 31/3/2019. il comma 561-quater specifica i criteri di priorità in base ai quali il gSe forma e pubblica la graduatoria delle domande iscritte a registro. il comma 561-quinquies prevede, invece, che le disposizioni in esame cessino di applicarsi alla data di pubblicazione del decreto di incentivazione di cui al comma 561bis, salvo alcuni casi: 1) agli impianti ad accesso diretto che entrano in esercizio entro 45 giorni dalla data di pubblicazione del predetto decreto; 2) agli impianti iscritti in graduatoria in posizione utile; 3) agli impianti che partecipano alle procedure indette ai sensi della disciplina in esame prima della data di pubblicazione del predetto decreto.

energia

La chimica dell’energia solare Luce come reagente

numerose le ricerche e le sperimentazioni in corso, che hanno anche portato alla realizzazione di numerosi impianti pilota il Sole fornisce (direttamente o indirettamente) quasi tutta l’energia utilizzabile sulla Terra: non solo la luce solare diretta, ma anche il vento e le correnti marine, le biomasse e perfino i combustibili fossili, che non sono altro che biomasse sepolte in lontane ere geologiche. L’unica eccezione è l’energia geotermica. oltre allo sfruttamento della luce solare per produrre energia, un impiego molto promettente è l’utilizzo della luce come “reagente chimico”, in processi che tendono a riprodurre la fotosintesi, oppure che cercano di ottenere idrogeno o gas di sintesi, o ancora di utilizzare l’energia termica del sole per la produzione di materiali da costruzione o la raffinazione di metalli. Attualmente, in europa e negli Usa sono in corso una dozzina di progetti di “chimica solare” e altri sono probabilmente in corso in Cina e nell’ex Urss.

frequentemente pubblicate notizie circa progressi in questo campo, la fotosintesi artificiale è ancora lontana dalla realtà industriale. IDROGENO DALL’ACQUA

LA FOTOSINTESI ARTIFICIALE

il primo problema che si incontra nella chimica solare è la bassa densità dell’energia della luce che arriva sulla superficie terrestre, che è intorno a 1 kW/mq nelle condizioni ottimali (cielo sereno, regioni equatoriali) ma in pratica l’energia disponibile nelle regioni a clima temperato è intorno a 0,2 kW/mq. Questi valori sono troppi bassi per innescare direttamente reazioni chimiche; tuttavia, le piante riescono a utilizzare la luce

solare per compiere la fotosintesi, cioè creare zuccheri semplici (glucosio o fruttosio) o complessi (amido, cellulosa) partendo da acqua e Co2. La “fotosintesi artificiale” è da tempo l’obiettivo di intense ricerche e negli Usa è stato costituito fin dal 2010 (con finanziamenti governativi) il Joint Center for Artificial Photosintesys (JCAP), cui partecipano le più prestigiose università tra cui California institute of Technology, Lawrence Berkeley national Laboratory e Stanford University. nonostante vengano

L’energia solare può essere utilizzata per produrre idrogeno, generando energia elettrica in una cella fotovoltaica e usando questa energia per elettrolizzare l’acqua. Si tratta di un processo noto e applicato da tempo, che ha però un rendimento di appena il 10%, ma viene comunque utilizzato su larga scala, come ad esempio nell’impianto in costruzione nella raffineria Shell di Wassling (germania): quando questo impianto sarà a pieno regime, produrrà 1.300 ton/anno di idrogeno elettrolitico. La scissione dell’acqua usando energia solare con metodi alternativi all’elettrolisi classica è oggetto di ricerche raggruppate sotto la sigla AWS (Advanced Water Splitting). Le tecnologie attualmente allo studio sono l’elettrolisi su membrane a scambio anionico (AeM) o a scambio protonico (PeM), l’elettrolisi ad alta temperatura, i processi fotoelettrochimici (PeC) e la scissione termochimica (SCTH). L’obiettivo a lungo termine fissato dal dipartimento per l’energia Usa (d.o.e.) è la produzione di idrogeno ad un costo inferiore a 2 $/kg, con una efficienza energetica di almeno il 25%. Continua a pag. 23

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CPVMatch, acronimo di Concentrating PhotoVoltaic Modules using Advanced Technologies and cells for Highest efficiencies, è uno dei progetti di ricerca inserito nel programma Horizon 2020 che, dal 2015 ad oggi, ha impegnato, per l’italia, i ricercatori del laboratorio fotovoltaico a concentrazione di rSe e i tecnici della società Asse. L’obiettivo del progetto europeo è stato lo sviluppo di nuove celle solari e moduli fotovoltaici a concentrazione, con l’obiettivo di migliorarne l'efficienza e ridurre i costi della tecnologia. La concentrazione fotovoltaica (CPV) offre la possibilità di raggiungere i più alti rendimenti fra le tecnologie FV e permette di ridurre fortemente la quantità del materiale semiconduttore necessario alla conversione della luce in energia elettrica. CPVMatch ha consentito di realizzare dispositivi fotovoltaici riducendone le dimensioni di qualche mmq, mentre per i moduli fotovoltaici a concentrazione sono stati sviluppati dei prototipi che hanno permesso di produrre più di 330 W/mq, contro i 150-190 W/mq prodotti dai moduli al silicio cristallino oggi presenti sul mercato, e che nel giro di qualche anno, potranno convertire fino al 40% dell’energia solare in energia elettrica. <<Per aumentare l’efficienza di conversione – spiega gianluca Timò, ricercatore di rSe - sono state studiate celle solari a 4 giunzioni. Si tratta di dispositivi che sfruttano quattro diversi materiali semiconduttori per migliorare la cattura della luce e aumentare la tensione del dispositivo. La radiazione solare viene concentrata grazie a nuovi specchi e nuove lenti che hanno permesso di aumentare il fattore di concentrazione da 460 a più di 800 soli. Vale a dire che la luce solare è stata concentrata sulle celle solari con una intensità 800 volte superiore

Più energia dal sole

Wafer di celle solari

Prototipo di modulo a specchio

Progetto CPVMatch

nuove celle solari a concentrazione a 4 giunzioni per migliorare la cattura della luce e rendere i sistemi fotovoltaici molto più efficienti a quella presente nelle condizioni standard di 1.000 W/mq. Con questo progetto rSe ha contribuito in modo significativo a sviluppare una tecnologia a basso impatto ambientale, a costi contenuti, che può già oggi contribuire in maniera decisiva al nostro fabbisogno energetico>>. La questione costi realizzativi, decisiva per uno sviluppo industriale delle celle solari a 4 giunzioni, è stata affrontata da rSe con lo sviluppo di un nuovo processo di deposizione, che ha permesso di combinare i diversi materiali semiconduttori e attraverso l’uso delle nanotecnologie per ridurre le perdite per riflessione. rSe è inoltre stata protagonista nel progetto di specchi innovativi e nella realizzazione di un sensore intelligente che è stato integrato nel modulo fotovoltaico per migliorare l’accuratezza nell’inseguimento del sole. A fine del 2017, nel mondo, sono stati installati quasi 400 MW di sistemi CPV rispetto ai ben più significativi 415 gW di installazioni con moduli fotovoltaici tradizionali al silicio. nonostante la differenza in termini di volume di fabbricazione, i costi di produzione di energia con la tecnologia CPV sono già vicini al fotovoltaico al silicio. Attualmente, con volumi di produzione moderati di 100 MWp /anno, si stima un costo fra 0.6 euro/W, mentre in proiezione, con volumi di produzione più consistenti intorno al gW, si prevede un costo finale di 0.35 euro/W, che renderebbe ancora più competitiva questa tecnologia nella quale l’italia è certamente all’avanguardia.

Prototipo di lente

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Continua da pag. 20

La chimica dell’energia solare i processi che appaiono attualmente più promettenti sono quelli SCTH: in particolare, i Sandia national Laboratories lavorano sul progetto HeST-HY, basato su cicli ad ossidi metallici in un sistema a letto di particelle mobili. Questo progetto utilizza l’intero spettro della luce solare, che viene concentrata e utilizzata per la riduzione di ossidi metallici; gli ossidi ridotti catalizzano successivamente la scissione dell’acqua, producendo idrogeno e catturando l’ossigeno. Al momento è stato realizzato un impianto dimostrativo da 100 kW, che però ha un’efficienza energetica modesta (5,25%) e per questo motivo il d.o.e. sta finanziando anche la tecnologia fotoelettrochimica (PeC), che finora è riuscita a realizzare solo un piccolo impianto di laboratorio, ma con valori di efficienza interessanti (intorno al 16%). il contributo europeo a queste ricerche è costituito dal progetto internazionale Hydrosol, cui partecipano grecia, germania, olanda e Spagna. L’impianto utilizzato è quello del Ciemat (Centro de investigaciones energeticas, medioambientales y tecnologicas) situato ad Almeria (Spagna). grazie al sistema di specchi installato in questo impianto, si raggiungono temperature superiori alla soglia di 1.000 °C, necessarie per ottenere la scissione dell’acqua, anche grazie al rivestimento catalitico a base di ossidi metallici posto all’interno del reattore solare. Sono stati realizzati tre reattori dimostrativi da 250 kW ciascuno, ed è stato elaborato il progetto dettagliato per un impianto da 1 MW. il passo successivo dovrebbe essere un impianto in piena scala da 21 MW, capace di produrre idrogeno ad un costo circa doppio di quello dell’idrogeno attualmente ottenuto dallo “steam cracking” di idrocarburi. A lungo termine, il costo dell’”idrogeno solare” diverrebbe tuttavia competitivo, considerando il prevedibile aumento di costo dei combustibili fossili e l’introduzione di tasse sull’emissione di Co2. Un progetto analogo è Astor, in corso di realizzazione in germania da parte di un Consorzio privato. inoltre, la Commissione europea ha finanziato il progetto SoPHiA (Solar integrated Pressurized Hi-

gh temperature electrolysis), che punta ad ottenere la scissione dell’acqua mediante una combinazione di energia elettrica e alte temperature. SYNGAS DA ACQUA E CO2

il gas di sintesi (syngas) viene prodotto facendo arrivare vapor acqueo su carbone, idrocarburi o altre biomasse, portate ad alta temperatura in presenza di catalizzatori a base di nichel. il syngas è composto da ossido di carbonio e idrogeno, con quantità variabili (secondo la materia prima utilizzata) di metano e Co2. L’importanza del syngas deriva dalla possibilità di impiegarlo per la produzione di carburanti sintetici o prodotti chimici di diversa natura, utilizzando il processo Fischer-Tropsch: con questo processo la germania riuscì a produrre i carburanti per aerei e carri armati durante la 2a guerra Mondiale, e il Sud Africa produsse benzina e gasolio durante il periodo dell’apartheid, quando era in vigore l’embargo internazionale sul petrolio e i suoi derivati. Teoricamente, il syngas può essere prodotto “strappando” ossigeno dall’anidride carbonica (che viene convertita in ossido di carbonio) e dall’acqua (che viene convertita in idrogeno). nel quadro del progetto europeo Solar-Jet, ricercatori dell’istituto svizzero eTH zurich hanno realizzato (su scala di laboratorio) un reattore solare che utilizzava il calore del sole (concentrato grazie a uno spicchio di quarzo) per far reagire, su catalizzatore a base di ossido di cerio, idrogeno e Co2, ottenendo syngas e ossigeno; il syngas è stato successiva-

mente trasformato in cherosene con il progetto Fischer-Tropsch. il passaggio alla fase industriale è previsto grazie al progetto Sun-toLiquid. nel quadro di questo progetto è stata realizzata presso Madrid una speciale “torre solare”, contenente un sistema di specchi capace di concentrare la luce solare fino ad ottenere un flusso energetico di 3.000 kW/mq. grazie alla torre solare, dovrebbe risultare possibile produrre syngas con una efficienza energetica di oltre il 5%. in questo campo è impegnato anche il nostro eni, che insieme a due società svizzere (Sunredox e Synthelion) sta lavorando a un progetto per realizzare entro il 2023 un impianto pilota da 20 MW, con efficienza di conversione di oltre il 20%. Se questi obiettivi saranno raggiunti, si prevede un impianto commerciale nel 2025. L’obiettivo di produrre syngas da Co2 e acqua può essere ricercato anche con enzimi immobilizzati o con processi elettrochimici. il progetto tedesco rheticus utilizza elettricità fotovoltaica o eolica per ridurre la Co2 ad ossido di carbonio al catodo di una speciale cella dotata di elettrodi di argento a diffusione gassosa, prodotti dalla Covestro; all’anodo della stessa cella (costituito da una piastra di titanio rivestita con indio e suoi ossidi) si producono ossigeno e ioni idrogeno. L’impiego di enzimi (idrogenasi immobilizzata su biossido di titanio) è l’obiettivo del progetto 1dH2oP, coordinato dall’Università inglese di Cambridge: grazie all’idrogenasi e ad un sistema di altri enzimi (Photosystem ii) è stato possibile ottenere la produzione

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di idrogeno e la contemporanea riduzione della Co2 o di inquinanti organici. Un obiettivo più modesto, ma comunque interessante dal punto di vista del risparmio energetico, è l’impiego dell’energia termica del sole per produrre syngas a partire dal metano. A questo sta lavorando il progetto tedesco indiref, che utilizza un “simulatore solare” costruito dall’ente di ricerca dLr. ALTRI PRODOTTI CHIMICI

il progetto Solpart punta a utilizzare l’energia termica della luce solare per i processi di calcinazione utilizzati nelle industrie del cemento, della calce e dei fertilizzanti a base di fosforo. Si stima che potrebbero essere risparmiati i 2/3 dell’energia attualmente necessaria per questi processi, che sono notoriamente energivori. La produzione sostenibile di fertilizzanti azotati è l’obiettivo del processo tedesco dusol, che utilizza il collaudato processo HaberBosch per la sintesi dell’ammoniaca, impiegando idrogeno ottenuto dalla scissione termochimica dell’acqua, e azoto ricavato da un processo di distillazione dell’aria liquida alimentato con energia solare. Sempre in germania, ma con il contributo di 4 industrie del Sud Africa, è stato costruito un forno rotativo a energia solare per la raffinazione dell’alluminio (progetto Solam). infine, l’energia solare può essere usata per disinfettare l’acqua, mediante la produzione di acqua ossigenata (ricerche della Stanford University, Usa), o per la dissalazione su membrane (processo neSMd, rice University, Texas).

macchine & strumentazione

RedUnit: trituratori e pompe Vogelsang

Un’unità combinata, compatta e robusta, di elevata flessibilità, poco energivora e di facile manutenzione redUnit di Vogelsang è un’unità dedicata alla lavorazione della carne, difatti consiste in una speciale combinazione di trituratori e pompe ideali per la riduzione di scarti provienienti dall’industria di macellazione. grandi quantità di materiale solido difficile da trattare, quali carne, ossa e residui di macellazione come le interiora, vengono facilmente triturati dalla redUnit. il sistema è particolarmente compatto e si adatta facilmente alle specifiche esigenze del cliente grazie alla sua struttura modulare. <<gran parte degli scarti provenienti dalla macellazione viene riutilizzata per la produzione di

XRipper XRL e pompa monovite Vogelsang della serie CC

Unità di controllo intelligente con touch screen intuitivo Hi-Tech Ambiente

farina animale e gelatina o alimentata negli impianti biogas spiega Harald Vogelsang, managing director di Vogelsang - e la dimensione delle particelle in uscita è decisiva per questo tipo di processo. Più piccola è, meglio è. i clienti possono utilizzare redUnit per triturare gli scarti fino al raggiungimento della pezzatura richiesta>>. Un elemento fondamentale che costituisce questa unità è il trituratore a doppio albero Xripper XrL, i cui rotori sono ricavati da un blocco unico di acciaio speciale e quindi particolarmente robusti. grazie a questo design monolitico, la macchina è in grado di sopportare carichi elevati e disintegra le sostanze difficili e impegnative senza difficoltà. Per un ulteriore passaggio di triturazione è possibile installare sulla redUnit anche il trituratore rotaCut. La pompa monovite Vogelsang della serie CC viene utilizzata per pompare fluidi con alta percentuale di viscosità. Xripper è l’elemento comune a tutte le possibili combinazioni della redUnit, mentre gli altri elementi possono variare in base alle esigenze del caso. L’intera unità è un sistema completo che non richiede l’aggiunta di altre pompe o coclee tra i vari step di triturazione, e ciò riduce notevolmente il consumo di energia rispetto a sistemi convenzionali. Anche il consumo idrico è ridotto al minimo perché non è richiesta acqua potabile nelle fasi di triturazione. il sistema “QuickService” di Vogelsang, inoltre, garantisce una manutenzione rapida e semplice della macchina: assistenza e manutenzione possono essere eseguiti in loco ogni qualvolta si renda necessario. Ma non è tutto. Vogelsang ha attrezzato la redUnit con un pannello di controllo intelligente, che le consente di essere integrata in qualsiasi sistema esistente, senza problemi, secondo il principio di plug-and-play e semplifica in modo significativo l’installazione in loco. non appena l’operatore collega l’unità all’alimentazione, i moduli comunicano in modo automatico attraverso il protocollo della piattaforma standard indipendente oPC UA. Tutti gli elementi e i loro valori tecnici possono essere visualizzati e gestiti tramite touch screen

grUndFoS

VeLoCe, AFFidABiLe e ACCUrATo

Pust: stazioni prefabbricate

Il drone a prova di vento

Un sistema di pompaggio completo, personalizzato, flessibile e affidabile, ideale per soddisfare ogni esigenza

grundfos ha lanciato sul mercato la nuova gamma completa di stazioni di sollevamento e pompaggio prefabbricate Pust per rispondere a qualunque richiesta. La possibilità di selezionare diversi componenti in base alla tipologia di reflui (acque grigie, reflue o acqua piovana) permette di soddisfare le richieste specifiche di ogni singola applicazione. Le stazioni di pompaggio sono in polietilene a lunga durata (PeHd), mentre tutte le tubazioni preinstallate sono in Pe o in acciaio inox testato ad alte temperature. Sono preassemblate e vengono fornite con un coperchio superiore in Pe da 400 a 1.000 mm. Possono essere fornite di tutti gli accessori necessari e dotate di pompe, tubazioni, valvole di isolamento, valvole di non ritorno,

interruttore di livello e scatola di controllo. Queste nuove stazioni Pust propongono un nuovo concetto modulare per un volume di adescamento superiore. Le pompe sono adatte a diverse esigenze applicative che dipendono dalla pompa selezionata. Le principali comprendono: drenaggio, sollevamento di acque grigie, reflue o nere, pompaggio di acque reflue domestiche, acque di scarico industriali. Caratteristiche e vantaggi possono essere così riassunti: stazioni preassemblate; design robusto ed esclusivo; elevata stabilità, anche in installazioni con alto livello di falde o in installazioni interrate; pozzetto conico e allungato per migliorare la funzione autopulente; installazione e manutenzione semplificate; accoppiamento automatico e guide in acciaio inox.

La popolarità dei velivoli senza pilota (UAV), comunemente noti come droni, è aumentata negli ultimi 10 anni. essi decollano verticalmente, sono semplici da azionare e possono volare automaticamente. Tuttavia, molti di loro volano per 20-30 minuti e questo impedisce un’ampia diffusione sul mercato. Anche il vento è un problema: persino una leggera brezza, infatti, può provocarne la deriva. il progetto europeo Arcopter ha portato alla realizzazione del primo drone che combina funzionamento completamente autonomo, decollo e atterraggio verticale accurato (VToL) e manovre rapide, efficienti e affidabili in condizioni ventose. in sostanza questo drone può volare più a lungo, più velocemente e più efficacemente anche con vento forte e ciò grazie a un rivoluzionario sistema di comando che consente alle ali di ruotare di 360°. genera sollevamento durante il volo, riducendo significativamente il consumo di energia. “È il primo velivolo al mondo in grado di volare orizzontalmente con la stessa efficienza di un aereo - afferma Joseph zwang, coordinatore del progetto - può volare fino a 120 km per più di 2 ore ed eseguire VToL, come un elicottero, con velocità del vento di circa 25 nodi. È meno rumoroso e riduce al minimo l’inquinamento atmosferico. inoltre, può trasportare diversi carichi utili in una varietà di missioni”. dopo aver realizzato un prototi-

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po, il team di Arcopter ha trovato un cliente che ha adottato l’innovazione. in un deserto nel sud di israele è stato testato un volo completamente autonomo per una distanza di 30 km e in poco più di 45 minuti il drone è tornato con successo al punto di atterraggio. Tale drone risulta perfetto per diverse applicazioni, tra cui monitoraggio di turbine eoliche, condotte in pressione, pannelli solari e zone di emergenza ambientale, al fine di ridurre in modo significativo i malfunzionamenti, l’inquinamento ambientale dovuto a fuoriuscite su terreno o sversamenti in mare, ecc. “individuare le perdite in una fase iniziale – chiarisce zwang - ridurrà le emissioni di inquinanti atmosferici e proteggerà l’ambiente, riducendo al tempo stesso i costi”.

tecnologie

L’idrogeno per l’energia di domani La sfida green

L’innovazione tecnologica, gli attori coinvolti e le ricerche messe in campo dal network Clypea promosso dal Ministero dell’economia Fare rete e innovare per rendere sostenibile e sicura l’energia del futuro, che passerà dalla decarbonizzazione e dalle fonti rinnovabili, puntando anche sulla frontiera della produzione di idrogeno da fonti green: è questo l’orizzonte che si apre con Clypea – innovation network for future energy, il network promosso dal Ministero dello Sviluppo economico attraverso la dgS UnMig. Clypea, che dal 2014 riunisce team di eccellenza di Università, enti di ricerca e Corpi dello Stato, è nato per intensificare gli sforzi sul fronte della ricerca per la sicurezza delle attività offshore e si è evoluto affermandosi come hub di innovazione in grado di esplorare alcuni degli scenari di ricerca più innovativi in ambito energetico, anche connessi ad una delle aree più di frontiera, come quella dell’idrogeno. difatti, la possibilità di essere efficacemente stoccato, anche in grandi quantità, e di poter essere prodotto attraverso processi sostenibili e non impattanti, che riducono le emissioni in atmosfera, come l’elettrolisi dell’acqua, sono caratteristiche che rendono l’idrogeno un elemento peculiare nell’ottica dell’economia circolare e come vettore energetico ideale per la definitiva integrazione con le fonti rinnovabili. il network Clypea vede l’idrogeno al centro di ricerche sulla riutilizzazione di infrastrutture presenti in mare per l’impiego di idrogeno a larga scala, per la produzione in situ, la conservazione e il trasporto attraverso facilities esistenti, oltre che

per il mantenimento dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili e per la sua immissione nel sistema di distribuzione attraverso la conservazione e lo stoccaggio del surplus energetico. Tra gli aspetti indagati da Clypea, insieme alla fattibilità tecnica di tali operazioni, c’è anche il tema della sicurezza delle operazioni che prevedono l’impiego di idrogeno, passaggio fondamentale per poter sfruttare appieno questo elemento chiave e la valutazione di modelli e progetti pilota per il suo stoccaggio. IL RIUTILIZZO DI PIATTAFORME OFF-SHORE PER LA DISSALAZIONE

il dipartimento energia del Politecnico di Torino sta lavorando ad una

analisi di prefattibilità relativa ad un sistema integrato per il riuso di piattaforme italiane off-shore in fase di dismissione. il riuso sarebbe volto alla separazione di acqua dissalata e salamoia tramite alimentazione da fonte rinnovabile: lo studio ha evidenziato finora che è opportuno, in ambito mare Adriatico, concentrarsi sull’utilizzo di pannelli fotovoltaici per lo sfruttamento della fonte solare, da installarsi sul piano più esposto della piattaforma. L’elettricità così raccolta può essere utilizzata per alimentare un sistema di dissalazione, collocabile sulla piattaforma stessa sfruttando i piani sottostanti sgomberati delle attrezzature di produzione di idrocarburi. <<Questa applicazione è del tutto singolare – afferma Andrea Carpignano del Politecnico di Torino poiché, generalmente, la letteratura

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e l’industria si sono focalizzate negli ultimi anni su installazioni di grandi dimensioni e capacità, tipicamente onshore. La dissalazione per osmosi inversa è stata individuata come la tecnologia migliore tra quelle in grado di inserirsi in un sistema integrato in cui il principale vettore energetico sarebbe l’elettricità (senza produzione, cioè, di calore). rispetto agli scenari che riguardano le modalità di sfruttamento ed accumulo dell’energia elettrica raccolta dai pannelli fotovoltaici è emerso che la piattaforma potrebbe operare in modalità “stand alone”, ossia dotandosi di sistemi di stoccaggio dell’energia elettrica che ne consentono un totale distacco dalla rete nazionale, oppure potrebbe essere connessa alla rete nazioContinua a pag. 28

Continua da pag. 27

L’idrogeno per l’energia di domani nale immettendovi l’energia raccolta tramite i pannelli e richiedendola nei tempi e nelle quantità adatte al funzionamento ottimizzato del dissalatore. Tramite il trattamento del coprodotto della dissalazione, la salamoia, è poi ancora possibile ottenere la separazione di metalli e minerali rari, come il litio, ma anche altri prodotti. Questa possibilità pone il problema dello stoccaggio dell’energia rinnovabile non programmabile: l’utilizzo di idrogeno come strategia di stoccaggio dell’elettricità prodotta in piattaforma è una delle possibili soluzioni. L’idrogeno, prodotto a terra, come carburante dall’elevato potere calorifico in massa (purtroppo non in volume) può essere sfruttato in molti modi, ad esempio, per l’alimentazione di imbarcazioni dedicate al trasporto di beni e personale verso le piattaforme ancora operanti. L’INDICATORE SINTETICO DELLA SICUREZZA

e’ stato recentemente completato uno dei progetti di punta del network, l’indicatore sintetico della Sicurezza, uno strumento altamente innovativo sulla scena europea per valutare la sicurezza delle attività offshore. Permette infatti di monitorare, attraverso un sofisticato sistema di misurazione e valutazione di diversi indicatori (tredici), il livello complessivo di sicurezza di tutte le

operazioni offshore in italia, relative alle azioni a tutela della sicurezza dei lavoratori, degli impianti e dell’ambiente. L’indicatore è consultabile on-line sul sito di Clypea (www.clypea.it) attraverso una interfaccia grafica che permette di accedere ai dati e ai trend nell’arco di tempo che va dal 2014 al 2017, relativi alla sicurezza delle piattaforme e delle attività offshore. LE FUEL CELLS NEI SOTTOMARINI ITALIANI

ciclo dell'idrogeno è la risposta già disponibile ed ulteriormente perfezionabile quale alternativa energetica: l’idrogeno ottenuto da idrocarburi, dall’acqua e da fonti energetiche rinnovabili, genera energia producendo quale residuo solo acqua; un ciclo chiuso, dall’acqua all’acqua, senza ricadute negative sugli ecosistemi. Una tecnologia caratterizzata da molteplici modalità produttive a impatto ambientale zero, facilità di trasporto e conservazione, con la necessaria sicurezza che ormai gli attuali standard sono in grado di garantire. La Marina Militare italiana rifornisce con idrogeno, da quasi 20 anni, i suoi sottomarini di nuova generazione Classe U212A, curandone tutti gli aspetti di supportabilità, con un ruolo pionieristico nazionale e maturando esperienza nel campo con skills e know-how altamente specialistici. <<Ma il miglioramento deve essere continuo – afferma decio Trinca, dell’Ufficio Piattaforma e Sicurezza del reparto Sommergibili dello Stato Maggiore - e la Marina, credendo

fortemente in questa tecnologia, investe in ricerca e sviluppo anche a supporto dello sviluppo dell’economia circolare dell’idrogeno nazionale>>. L’INIEZIONE DI IDROGENO IN RETE DI TRASPORTO GAS

il trasporto di miscele gas naturale e idrogeno (H2ng) attraverso l’infrastruttura di trasporto del gas può ricoprire un ruolo strategico nella transizione verso uno scenario energetico decarbonizzato. La produzione di idrogeno per elettrolisi e la successiva immissione in rete può rappresentare una soluzione percorribile per lo stoccaggio della sovraproduzione di energia da fonti rinnovabili e la sua miscelazione con il gas naturale diminuisce le emissioni da combustione rispetto alla combustione esclusiva di quest’ultimo. A tal proposito Snam ha avviato un progetto pilota avente lo scopo di verificare il comportamento di alcune componenti della rete gas all’immissione di idrogeno miscelato con il gas naturale in una percentuale in volume pari al 5%. A valle dell’ottenimento di tutti i permessi necessari si è proceduto all’immissione della miscela presso la cabina di riduzione sita nel comune di Contursi, in provincia di Salerno). La sperimentazione ha avuto una durata di 4 settimane. IL RUOLO DEL RINA NEL SUPPORTO ALL'INDUSTRIA

nello scenario della transizione energetica l’idrogeno costituisce un

vettore energetico nobile per la conversione in accumulo di tutto il surplus energetico da energie rinnovabili. Lo stoccaggio e la distribuzione diventano un nodo cruciale della catena del valore dell’idrogeno e rendono necessarie nuove tecnologie per la conservazione e il trasporto sicuro ed affidabile dell’idrogeno. il rina per l’”economia dell’idrogeno” ha dedicato un settore specifico ed un laboratorio presso l’università di Cosenza con la capacità di realizzare prove sperimentali in idrogeno ad alta pressione (fino a 1000 bar) per la caratterizzazione dei materiali e prove su componenti in scala reale in condizione di esercizio. il gruppo di lavoro sta studiando e verificando, inoltre, nuovi materiali per l’assorbimento dell’idrogeno a bassa pressione ed alta densità. LA RICERCA FIRMATA CNR

il Cnr, con l’iTAe (istituto di tecnologie avanzate per l’energia), è pionieristico in fatto di ricerca sull’idrogeno. i ricercatori lavorano per renderlo sempre più competitivo e sicuro in tutte le sue possibili applicazioni. Solo per citare i progetti più recenti, ricordiamo i progetti europei electrohypem e Hpem2gas (FCH-JU), mirati alla produzione di idrogeno da fonti rinnovabili, tramite elettrolizzatori ad alta efficienza e basso costo, ed il suo utilizzo nel gas naturale distribuita dalla rete. oppure, il progetto onsite (FCHJU) finalizzato all’applicazione di celle a combustibile quali generatori elettrici per ripetitori telefonici isolati e lontani dalla rete. Mentre per i progetti nazionali va ricordato inext (Pon-reg) che ha permesso la realizzazione di una miniflotta per trasporto urbano a basso impatto ambientale. Hi-Tech Ambiente

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a cura di ASSITA

Metano ed etilene dalla CO2 per fotosintesi

una cella elettrolitica contenente rame e ossido rameoso al catodo, ed ossido di iridio all’anodo; insufflando CO2 al catodo, questa viene ridotta dagli elettroni in arrivo, formando etilene, con una efficienza fotosintetica del 31,9%. Le prestazioni del sistema possono essere ulteriormente accresciute aggiungendo alcool (etilico o npropilico) e agenti complessanti, per catturare i contaminanti, come l’iridio in forma ionica.

Energia dalle correnti di marea La trasformazione della CO2 in idrocarburi sarebbe un ottimo metodo per risolvere contemporaneamente il problema dell’effetto serra e quello delle risorse energetiche; ma per realizzare l’unione tra la CO2 e l’idrogeno occorre fornire più energia di quanto non ne restituisce successivamente la combustione degli idrocarburi ottenuti. Questa difficoltà può essere aggirata ricorrendo all’energia della luce solare, cercando cioè di imitare quanto fanno le piante con la fotosintesi, che combina CO2 e acqua per ottenere zuccheri e cellulosa. Sono state fatte molte ricerche con lo scopo di riprodurre la fotosintesi, ma finora con risultati scarsi. Un passo in avanti sembra sia stato compiuto da ricercatori sudcoreani dell’Istituto di Scienza e Tecnologia di Daegu, che hanno realizzato un fotocatalizzatore a base di biossido di titanio, trattato con boroidruro di sodio a 350 °C per 30 minuti, e sensibilizzato con nanoparticelle di platino. Questo catalizzatore si è dimostrato capace di convertire la CO2 in metano con una resa quantica del 12,4%, che è la più elevata finora ottenuta e potrebbe costituire la premessa per un processo commerciale. La National University di Singapore ha scelto invece un processo che impiega la luce solare, ma è più elettrochimico che fotosintetico. L’elettricità prodotta dai pannelli fotovoltaici viene inviata a

La produzione di energia elettrica dalle correnti di marea è interessante perché può avvalersi di dispositivi costruttivamente semplici e, quindi, più adatti a sopportare l’ambiente marino di quanto non siano (ad esempio) i sistemi che sfruttano il moto ondoso. L’inconveniente è che le aree dove esistono correnti di marea sufficientemente forti per consentire la produzione commerciale di energia elettrica non sono molte; una di queste è la baia di Nagasaki, in Giappone. In questa baia è stato recentemente sperimentato un prototipo sviluppato da un consorzio tra Università e industrie, diretto dalla Kyowa Energy Consultants e dall’Ente governativo di sviluppo tecnologico Nedo con altri partners come la EIM Electric, Maeda, Kyushu Institute of Technology e Waseda University. Il prototipo, di dimensioni di 1/7 rispetto alla futura unità commer-

ciale, ha una potenza di 500 kW al flusso di 4 m/sec ed è costituito da due eliche controrotanti di 5 m di diametro, in modo da non esercitare sollecitazioni di coppia sulle strutture di supporto. L’efficienza è risultata del 43% superiore alle previsioni, senza bisogno di sistemi ausiliari come ingranaggi riduttori di velocità. Le prove sono state condotte trainando il prototipo con una nave, ma è previsto che il sistema commerciale utilizzerà grandi ponti galleggianti ancorati a punti fissi.

Perovskite e polipirrolo per le nuove batterie

Le batterie metallo/aria, in cui si sfruttano le reazioni di ossido-riduzione di metalli con l’ossigeno atmosferico, promettono di essere la nuova generazione di batterie ricaricabili e fuel cells. Queste batterie si basano su elettrocatalizzatori contenenti azoto, come composti metallo-azoto-carbonio, o carbonio “drogato” con composti di azoto; tra i composti azotati con maggiore attività, i ricercatori dell’Istituto coreano di Scienza e Tecnologia di Usan hanno identificato il polipirrolo, che è stato uno dei primi polimeri con caratteristiche elettroconduttive ad essere scoperto, fin dagli anni ’80 dello scorso secolo. L’azione del polipirrolo viene ulteriormente potenziata dall’abbinamento con gli ossidi perovskitici; questa combinazione raggiunge un’attività catalitica pari a quella del platino.

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Più idrogeno con le membrane ceramiche

Un metodo innovativo per la produzione di idrogeno a partire dal metano mediante il processo di steam reforming è stato proposto da un gruppo di ricercatori norvegesi della CoorsTek Membrane Sciences e dell’Università di Oslo, con la collaborazione dell’Istituto di Tecnologia Chimica dell’Università di Valencia (Spagna). Come negli attuali impianti industriali, la reazione tra metano e acqua si svolge ad alta temperatura (700-850 °C) e a pressione di 5-30 bar, grazie ad un catalizzatore a base di nichel; questo catalizzatore è però disposto nella parte interna di una cella elettrochimica tubolare in ceramica, che contiene un elettrolita in grado di condurre i protoni (si tratta di un ossido di cerio, zirconio e bario, indicato con la sigla BZCY). Il metano e il vapor acqueo fluiscono al centro del tubo; l’idrogeno che si forma viene trasportato all’esterno applicando una tensione elettrica, che lo fa migrare dall’interno verso l’esterno attraverso l’elettrolita. In questo modo l’equilibrio chimico viene spostato verso una maggiore produzione di idrogeno, ottenendo una conversione pressochè completa; all’esterno si ottiene idrogeno puro (con meno di 4 ppm di impurità) ad una pressione di 50 bar, creata dall’azione elettrochimica. La Coors Tek Membrane Sciences ritiene che il processo sia completo sul piano economico sia per le produzioni su piccola scala che per quelle industriali, come la sintesi dell’ammoniaca. Attualmente è già in funzione un impianto prototipo, ed è in costruzione un piccolo impianto dimostrativo, con produzione di 5 kg/giorno di idrogeno.

Opportunità di partnership commerciali e tecnologiche da Enterprise Europe Network Enterprise Europe Network è la più importante rete finanziata dalla Commissione Europea per dare sostegno alle aziende in attività di internazionalizzazione, trasferimento tecnologico, ricerca e sviluppo

Energy saving technology using artificial intelligence seeks commercial agreement with technical assistance TOUK20190312001 A UK SME is using machine learning and artificial intelligence to provide highly scalable energy demand management products for the UK and international energy markets. The UK company is seeking commercial agreements with technical assistance so they can trial their new product with facilities managers, operations directors, finance directors etc, to deliver lower energy bills and potentially create new revenue streams for building owners and operators. Technology for self-sufficient heat storage offered - licence and investment partners are sought- TODE20171002001 A SME from Germany with focus on product development and R&D initiatives developed a new heat storage system. The system is able to store heat and to deliver it at any other moment. The system has a 3, 8 higher heat storage rate than traditional water storage systems. The company is searching for partners that are interested in a license or a financial agreement. A Polish company is offering an innovative energy storage and power management system and seeks a commercial agreement with technical assistance -TOPL20181213001 A company from Poland has developed an energy storage and management system comprising and inverter, maximum power point tracker, lithium battery charger and energy management system in a single enclosure. The device allows to store energy produced with solar panels, wind or water turbines and can replace diesel power generators. Very effective, innovative, environmentally-

friendly and user friendly. Multiple applications possible. Commercial agreement with technical assistance is considered. New ecological and cost-efficient Heat Storage Material (HSM) for thermal energy storage solutions- TODE20190227002 The German SME develops, produces and sells an innovative Heat Storage Material (HSM). It is used e.g. in wood stoves and reduces their emissions, increases their thermal efficiency and expands their field of application from solely single room heating to central heating. The company is looking for partners for research and technical cooperation agreements as well as license, manufacturing and commercial agreements to further develop and promote the innovative material. A Chinese environmental protection company is seeking European reverse osmosis (RO) membrane, pump, vacuum oilcontamination collector, and sludge reduction devices under a commercial agency agreement- BRCN20190131001 A Chinese environmental protection company specialised in R&D and manufacturing of waste water processing facilities located in north of China is seeking RO membrane, high pressure pumps for small-medium scale desalination of sea water, oil-contamination vacuum collecting devices and sludge reduction technologies and facilities according to the demand from the Chinese market. Potential cooperation could be via a commercial agency agreement. Integrated Water Resource Management: from software to policies - TOBE20190211001 A Belgian academic research center has developed a new integrated water resource management decision support software, used by

water management stakeholders and scientists. It takes into account natural and anthropogenic loads to assess impacts on the physicochemical quality of waterbodies and associated ecosystems. The water management is extended to economy, climate change scenarios, demographic trends, growth of anthropic pressures… The center is looking for licence and research agreement. Greek company in the field of solid waste (paper, plastic and thrusted pallet wood) seeks services cooperation with paper mill industries, plastic and wood production units - BOGR20190225001 A Greek based company is active in the field of packaging solid waste in large quantities. The company gathers recyclable materials, such as paper, plastic and wood and after separating and sorting the relevant materials, it transports them to units in order to be used as new materials. Ideal partners are paper mill industries, plastic and wood production units willing to cooperate under a services agreement. Spanish biotechnology company, developing new skin care formulations based on CBD, is looking for European distributors -BOES20181219004 The Spanish biotechnology company has developed a series of biotechnological platforms designed to screen and combine natural ingredients, in order to generate novel dermo-cosmetics and skin care products with synergistic activities based on CBD (cannabidiol) compounds . They are looking within the skin care products industry for commercial agents and distributors, to work under commercial agency or distribution agreements, and small to medium manufacturers to work under services agreements.

An Israeli company, specializing in every aspect of engine test equipment and test facilities including wind tunnels, is looking for representatives and partners for cooperation BOIL20171125001 An Israeli company, specializing in design, construction and maintenance of engines test facilities and equipment, is offering its services to companies that develop / manufacture / maintain engines for any industry. Advantages include vast and longtime experience of cooperation with known players in aviation, military and other engineering fields in Israel and abroad. The company is looking for commercial agency / manufacturing / subcontracting agreements. Eco-friendly boiler water treatment without chemicals-TOSG20170508001 A Singapore tech SME has researched and developed a green technology which is an Ultra Low Frequency (ULF) wave generator. The technology improves, enhances and protects the productive assets of plants without the use of chemicals. The company is seeking SME industry partners (1-49 employees) to explore a licensing agreement or commercial agreement with techical assitance. Wildthing-Eeiko crowdsourcing platform application for alien species control -TOES20170418002 A Spanish company is about to deploy into the market WILDTHING, a citizen collaboration-based multiplatform application for the control of Invasive Alien Flora Species. Following 1143/2014 regulation, it allows citizen participation and the validation by civil servants. The company is looking for partners able to carry out pilot tests with some of their customers, either public or private, under a research cooperation agreement.

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