Non molto tempo fa vi abbiamo parlato della produzione di energia dagli scarti di vinificazione. Questa volta invece gli scarti sono le acque di vegetazione dei frantoi, e l’energia prodotta è misurata in termini di produzione di idrogeno e metano. Tale processo è stato brevettato da Enea, ed è stato presentato all’evento “InnovAgorà”, tenutosi dal 6 all’8 maggio al Museo della Scienza e della Tecnologia di Milano.

Dagli scarti all’idrogeno e al metano

In Italia, le acque di vegetazione dei frantoi oleari vengono sparse in maniera controllata su suoli destinati ad usi agricoli, come regolamentato dalle recenti normative, per evitare l’inquinamento delle acque superficiali e profonde. Ciò ha un costo che si aggira intorno a 4€ per m3 di acqua di vegetazione, che dipende anche dalle situazioni locali in cui si trova l’azienda. Il processo testato è una valida soluzione per fronteggiare l’impatto ambientale, evitare i costi di smaltimento e contemporaneamente produrre una miscela di idrogeno e metano.

Il processo di reforming

Le acque di vegetazione (OMW, olive mill wastewater) sono ricche oli, zuccheri e polifenoli; per questo all’inizio del processo vengono filtrate e concentrate attraverso membrane tangenziali multistadio. Esse si basano sull’impiego di filtri semipermeabili o iono-selettivi, con i quali si ottiene la separazione molecolare e ionica dei soluti organici e inorganici. In questo caso si separano prima i residui solidi in sospensione; successivamente i polifenoli dalle acque di vegetazione, che possono essere utilizzati nell’industria farmaceutica e cosmetica.

Successivamente le acque filtrate vengono condotte ad un reattore, in cui avvengono le reazioni di reforming per la produzione della miscela gassosa ricca di idrogeno, metano e anidride carbonica. Nel processo brevettato da ENEA le acque di vegetazione, filtrate e concentrate, sono state considerate come una miscela di sostanze organiche con acqua. Le reazioni considerate sono quelle di steam reforming (sia di un generico alcol che di un idrocarburo), quella di ossidazione parziale , e quella di Water Gas Shift, che permette la conversione di CO in CO2 con ulteriore produzione di H2.

  • Steam reforming (alcol): CiH2i+1OH+ (i-1)H2O → iCO + 2iH
  • Steam reforming (idrocarburo): CiHj + iH2O → iCO + (i+j/2)H
  • Ossidazione parziale: CiHj + i/2H2O → iCO + j/2H2
  • Water Gas Shift: CO+ H2O→ CO2 + H2

L’utilizzo di un reattore a membrana consente di ottenere idrogeno ultra puro come prodotto delle reazioni di reforming, aumentando il rendimento dell’impianto. Nei reattori a membrana, attraverso l’uso di catalizzatori, possono aver luogo le reazioni di Water Gas Shifting.

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Schema funzionamento impianto
fonte: soc.chim.it

Rese e costi

Dalle prove di laboratorio effettuate, si sono ottenuti 18 m3 di idrogeno, a partire da 1 m3 di acqua di vegetazione. Il processo è stato provato su scala di laboratorio. Successivamente è stata effettuata un’analisi tecnico-economica in collaborazione con l’Università di Tor Vergata di Roma. Da questa è risultata l’applicabilità del processo ad aziende piccole e medie, considerando un investimento iniziale che va dai 100 ai 150 mila euro. Il tempo di ritorno previsto per questo investimento è di circa 3-5 anni. I costi possono essere ridotti se si realizza la combustione delle sanse, dei gas prodotti dal reforming, e il recupero termico delle apparecchiature.

Per saperne di più: TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI VEGETAZIONE DI OLEIFICI: TECNOLOGIE A MEMBRANA E PROCESSI TERMOCHIMICI