Innovazione degli impianti come leva dell’economia circolare

1. Innovazione degli impianti come leva dell’economia circolare
Alberto Simioni
Senior Manager
EY-Parthenon
Giovedì 18 maggio 2023 | IREN, Reggio Emilia

2. Normativo
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emili
Il settore deve affrontare sfide rilevanti su diversi livelli...
Procedure di infrazione
~1.000
Agglomerati non conformi
alle direttive EU
Applicazione Reg. EU
2023
Scadenza per adeguament
o al 2020/741 (riuso acque
)
Carenza idrica
-19%
Disponibilità risorsa idrica
1991-2020 vs. 1921-1950
Rischio desertificazione
+25 p.p.
La quota di terreni ad alta
sensibilità
Recupero CRM
0%
Tasso di riciclo del fosforo
Sostenibilit
à
Riuso acque depurate
5%
La quota di acque depurate
riutilizzate ai fini irrigui
Industriale
Source: ISPRA, ReOPEN SPL, Piattaforma del Fosforo, Utilitalia, analisi EY-Parthenon

3. Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Il PNRR abilita interessanti opportunità di investimento che possono favorire lo
sviluppo di grandi discontinuità positive
15.1
4.4
8.5
1.7
Totale Missione 2
Componente 4
Previsione
cambiament
o climatico
Salvaguardia
qualità
dell’aria e
biodiversità
Contrasto
dissesto
idrogeologico
0,5
Gestione
sostenibile risorse
idriche
Fondi PNRR - Missione 2 componente 4 Investimenti
€600m
Fondi per investimenti in
fognatura e depurazione
Obiettivi
3,5m
Abitanti in zone
non conformi serviti
Potenziali implicazio
ni
+250 k ton
Di fanghi di depurazione
prodotti all’anno
Source: PNRR, Analisi EY-Parthenon

4. Trattamento
fanghi
Filtrazione e
disinfezione
Sedimentazion
e
Ossidazione
biologica
Dissabbiatura
Il supporto del PNRR mira a trasformare i sistemi di depurazione (e la filiera a
valle) in «fabbriche verdi» valorizzandone il ruolo di abilitante dell’economia
circolare
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Grigliatura
Recupero
cellulosa
Depurazione biologica MBR/UF
Essicazione
termica
Dig. anaerobic
a
Valorizzazione
e recupero fos
foro
Disinfezione U
V
Focus slide successive
Recupero
materia
Recupero risorsa idrica
Recupero
energia e mater
ia
Filtri a dischi
Filtri a sabbia
Idrolisi termica

5. I sistemi di recupero della cellulosa dagli influenti d’impianto rappresentano una
prima opzione di massimizzazione del recupero di materia
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Descrizione e razionale Potenziali benefici impianto tipo
Recupero cellulosa
dall’influente all’impianto di
depurazione
Descrizio
ne
Razionale
Il sistema di filtrazione spinta si posiziona nella
sezione di pre trattamento a valle della fase di
grigliatura primaria
 Il sistema si compone di sezioni per la rimozione
della sabbia, lavaggio della cellulosa e comparti
tecnologici comprensivi di vaglio a nastro rotante
e una pressa a vite, che possono essere
complementati con sezioni di essicazione e
igienizzazione in base alle applicazioni finali
Massimizzazione recupero di materia da utilizzare
nella produzione di biocompositi (formazione
bioplastiche, materiale isolante, etc.)
-40%
solidi sospesi
Riduzione concentrazi
oni di SST che causano
problemi alla vita mari
na, ai corsi d'acqua
-15%
consumi energeti
ci
Riduzione dei consumi
delle soffianti di aerazi
one (minori solidi nell
e vasche di aerazione)
-20%
Volumi fanghi
Minori fanghi da
decantazione, dovuti all
a rimozione anticipata
della cellulosa
+10%
Capacità depurati
va
Grazie alla riduzione d
ei
solidi sospesi, che
contribuiscono a limitar
e
la capacità depurativa
Source: Giotto Water, Cellvation, analisi EY-Parthenon

6. I sistemi a membrane permettono di concentrare le fasi di ossidazione biologica
e sedimentazione con ottime performance qualitative delle acque depurate
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Descrizione e razionale Potenziali benefici impianto tipo
Depurazione biologica
MBR/UF
delle acque reflue
Descrizio
ne
Razionale
Il sistema di MBR copre le fasi di ossidazione
biologica e filtrazione. E’ costituito da fibre cave
atte sia alla filtrazione del mixed liquor proveniente
dal trattamento biologico (configurazione MBR -
Membrane Bio Reactors) sia ai trattamenti terziari
delle acque di scarico e di potabilizzazione
(configurazione UF – ultrafiltrazione, sia in versione
sommersa che pressurizzata).
Elevata qualità dell’effluente che può essere
idoneo agli usi irrigui e industriali
Ottenimento di elevate performance industriali in
spazi compatti, rispetto all’assetto industriale
tradizionale
-50%
BOD5 vs. limiti Elevato potere filtrante
grazie alla microporosit
à
delle membrane che
abilita anche una prima
forma di disinfezione
fisica
-70%
COD vs. limiti
-90%
SST vs. limiti
Source: Giotto Water, STA, analisi EY-Parthenon
-50%
Superficie
Capacità di gestire fan
ghi con più concentrazi
one di biomassa. Possi
bilità di
rimuovere sedimentat
ore

7. Il nuovo regolamento EU 2020/741 definisce classi minime di qualità delle acque
affinate le cui applicazioni sono associate a specifici utilizzi agricoli
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Irrigazione a goccia
Tutte le tecniche di
irrigazione
Colture alimentari “sotto
terra”
Colture alimentari “sopra
terra”
Colture industriali e
energetiche
Classe A
Classe B
Classe C
Classe C
Source: Regolamento EU 740/2000

8. Le performance di impianti che utilizzano la depurazione biologica MBR sono in
grado di raggiungere le prescrizioni di qualità previste per le acque affinate di
«qualità A»
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
10 10 10
5
E. Coli
(nr./100 ml)
BOD5
(mg/l)
SST
(mg/l)
Torbidità
(NTU)
Prescrizioni di qualità per le acque affinate di «qualità A»
Source: Regolamento EU 740/2000, varie fonti
Impianto #1 Impianto #2 Impianto #3 Impianto #4 Impianto #5

9. La valorizzazione energetica dei fanghi è una soluzione consolidata per la
chiusura del ciclo di gestione, che può essere resa più «circolare» grazie al
recupero del fosforo
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Descrizione e razionale Potenziali benefici
Valorizzazione energetica
fanghi e recupero fosforo
Descrizio
ne
Razionale
Valorizzazione energetica dei fanghi essiccati in
linee dedicate (monocombustione) con successivo
recupero del contenuto di fosforo dalle ceneri
pesanti
Principali tecnologie disponibili o allo studio per il
recupero del fosforo basate su processi chimici ad
umido (lisciviazione)
Completamento della filera associata agli impianti
di essicazione dei fanghi
Massimizzazione del recupero energetico e di
materia, valorizzando una materia prima critica
~4 kg
Fosforo/ton fango
1
Il livello di recupero è
basato sul contenuto di
fosforo delle ceneri in
ingresso all’impianto
0,3 MWh
energia/ton fang
o1
Recupero di energia d
alla monocombustione
dei
fanghi di depurazione
essiccati
Source: Piattaforma del fosforo, analisi EY-Parthenon
1. Sulla base del fango in ingresso

10. Tra i progetti abilitati dai fondi del PNRR si rileva una grande concentrazione su
soluzioni di essiccazione che tuttavia non «chiudono» la catena del valore
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Source: Factiva, Analisi EY-Parthenon
Necessario un approccio industriale che consideri i fabbisogni impiantistici lungo l’intera cate
na del valore
(i.e. Recupero dei fanghi)

11. La valorizzazione energetica dei fanghi è altamente sinergica con gli impianti di
essiccazione e può aprire ad opportunità concrete di economia circolare
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Source: Piattaforma nazionale del fosforo, Analisi EY-Parthenon
Impianti integrati «a valle»
Impianti di pretrattamento
Termovalorizzatore
Linee fanghi in
monocombustione
Recupero del fosforo
Recuper
o di
energia
Essicazione termica
fanghi
Recupero
di materia
Recuper
o di
energia
Opzionale in
base alla tecnologia

12. A livello internazionale si registrano diverse potenziali soluzioni per il recupero
del fosforo dalle ceneri: performance attese elevate, ma maturità da dimostrare
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
# Tecnologie disponibili per il recupero del fosforo1 (tot: 29)
Surnatanti Fanghi Ceneri
Recupero di
fosforo %
6
0%-40%
1
41%-70%
6
71%-100%
1
0%-40%
2
41%-70%
3
71%-100%
0%-40%
0
41%-70%
0
10
71%-100%
40%
70%
0%
100%
1.Le rese di recupero in termini di percentuale di fosforo recuperato possono differire circa il flusso a cui si riferiscono (i.e., da impianto di depurazione, da processo di recupero, da fanghi liquidi o ceneri)
Source: Piattaforma nazionale del fosforo, Analisi EY-Parthenon
Maturità
tecnologica
70%
Piena scala
Scala pilota
10
Scala laboratorio
20%
10%

13. Le soluzioni tecnologiche ad oggi potenzialmente disponibili si basano
prevalentemente su processi chimici ad umido (lisciviazione): costi ancora non
competitivi
Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
Lisciviazione
acida
Precipitazione
Estrazione
chimica
Processo
termochimico
Processo
Termoelettric
o
Dissoluzione
Ravita
Ash2Phos
EcoPhos
SePhos
Pasch
RecoPhos
ThermPhos
TetraPhos
0,4
0,9
n.a.
0,6
0,4
1,0
1,0
n.a.
n.a.
n.a.
Source: Piattaforma nazionale del fosforo
Costi di
recupero
Costo fosforite

14. Giovedì 18 maggio 2023, Reggio Emi
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