Una soluzione per recuperare risorse preziose gettate nello scarico

22 novembre 2022 | Elaina Hancock - Comunicazioni UConn

I ricercatori dell'UConn stanno trasformando il problema dell'impianto di trattamento delle acque reflue in biocarburante

Un problema negli impianti di trattamento delle acque reflue - l'accumulo di "grasso marrone" - potrebbe produrre una grande quantità di biocarburante, grazie al lavoro dei ricercatori dell'UConn (Adobe Stock).

Per i prodotti di tutti i giorni che usiamo, uno schema è diventato incredibilmente familiare: qualcosa è fatto, lo usiamo, lo buttiamo via. Tuttavia, per un futuro sostenibile – un futuro in cui non estraiamo e gettiamo semplicemente risorse – dobbiamo rendere circolare questo processo lineare, afferma il professore emerito Richard Parnas del Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare della UConn.

Parnas e il suo team ricercano il biodiesel e come ricavarlo dalle risorse di scarto. Parnas ha anche co-fondato REA Resource Recovery Systems, che ha supportato lo studente laureato in ingegneria chimica della UConn Cong Liu Ph.D. '22 per sviluppare una tecnologia volta a migliorare un processo critico di rimozione dello zolfo dal biodiesel ottenuto da materiali di scarto. In questo caso, i materiali provengono dalle acque reflue e la tecnologia viene implementata in un progetto presso l’impianto fognario John Oliver Memorial di Danbury, la cui messa in funzione è prevista per gennaio 2023, che convertirà grassi, oli e grasso in biodiesel le cui emissioni durante il ciclo di vita sono maggiori inferiore del 74% rispetto al diesel a base di petrolio.

Il problema della NEBBIA

Parnas spiega che, in un modo o nell'altro, i grassi, gli oli e il grasso (FOG) finiscono negli impianti di trattamento delle acque reflue, alcuni dei quali consegnati tramite camion, altri attraverso le condutture principali. Il FOG è anche contaminato da saponi, detergenti e, naturalmente, in questo caso, liquami. Negli impianti di trattamento delle acque reflue, il FOG viene separato dall’acqua e purificato in qualcosa chiamato “grasso marrone”.

Trattare il FOG è anche costoso perché deve essere spostato fuori sede, in una discarica sanitaria o, come nel caso del Connecticut, in un inceneritore. Se non viene rimosso, può causare grossi problemi all’impianto, perché il FOG soffoca le comunità microbiche necessarie per abbattere i liquami. Ciò potrebbe portare a chiusure che durano settimane o mesi e può essere disastroso per queste strutture sanitarie critiche. La natura degli impianti di trattamento delle acque rende difficile convincere gli ingegneri civili dell'impianto ad adottare nuove tecnologie.

"Le conseguenze di un fallimento sono enormi, e questo porta a un tipo di industria conservatrice dove se hanno qualcosa che funziona, non vogliono davvero che nessuno interferisca con esso, se l'impianto di trattamento delle acque reflue funziona, la sensazione generale è quella di lascia stare”, dice Parnas.

Tuttavia, Parnas afferma che una volta che gli operatori dell'impianto hanno capito che questa tecnologia è un mezzo per smaltire la nebbia e che non ci sarebbero state interferenze con il funzionamento dell'impianto, il loro interesse è stato suscitato.

La tecnologia di Parnas prende la nebbia, la pulisce e la trasforma in biodiesel. La parte critica e difficile è garantire che il biodiesel prodotto sia sufficientemente pulito, con la massima rimozione di zolfo possibile.

"Il grasso marrone contiene da 600 a 1000 parti per milione di zolfo in varie forme molecolari", afferma Parnas. “Lo standard negli Stati Uniti per il biodiesel e altri carburanti diesel è di 15 parti per milione di zolfo o meno. In Europa e Cina lo standard è di 10 parti per milione. Dobbiamo eliminare circa il 99% dello zolfo”.

L'impianto di Danbury farà questo in un processo che prima esterifica gli acidi grassi liberi con metanolo per produrre quello che viene chiamato estere metilico dell'acido grasso, che è la molecola del biodiesel, spiega Parnas. Quindi transesterificano eventuali trigliceridi presenti nella miscela, come parte del processo di pulizia ulteriore del biodiesel fino a livelli di circa 200 parti per milione di zolfo – ancora non sufficientemente puro, spiega Parnas.

"La tecnologia implementata a Danbury è quella che viene chiamata un processo di distillazione sotto vuoto in cui riscaldiamo il materiale fino a circa 400 gradi Fahrenheit e applichiamo la pressione del vuoto", afferma. "In questo modo siamo in grado di eliminare le frazioni di zolfo e conservare tutto il biodiesel buono, ma questo è un processo intensivo."