La valorizzazione di fanghi da processi di depurazione civili e industriali è una grande sfida nell’ambito delle nuove tendenze dettate dai principi dell’economia circolare. L’obiettivo è duplice: riduzione del volume di fanghi da smaltire; reimpiego come fonte di energia/materia. Negli ultimi decenni, a volumi rapidamente e fortemente crescenti di fanghi prodotti è corrisposta una notevole sensibilizzazione dell’opinione pubblica e dei soggetti deputati alla normazione e legislazione in materia, con la finalità di coniugare la valorizzazione dei fanghi con la prevenzione delle emissioni a carico delle matrici aria, acqua, suolo. Il riferimento primario è costituito dal D.Lgs. 152/06 art. 127, che stabilisce il principio che “I fanghi devono essere riutilizzati ogni qualvolta il loro reimpiego risulti appropriato”. In questo contesto generale, i processi avanzati di conversione termochimica possono rappresentare una valida alternativa alla combustione diretta ed al compostaggio per rispondenza ai canoni dell’economia circolare, ambientali e di praticabilità tecnico-economica.
Per i fanghi derivanti dall’industria conciaria, speciale attenzione va posta nel prevenire l’ossidazione del cromo in essi contenuto dallo stato trivalente a quello esavalente. Tra le tecniche avanzate di valorizzazione termochimica si annoverano l’ossi-pirolisi, la torrefazione, la gassificazione, la liquefazione idrotermale. Si tratta di processi termochimici che non puntano alla ossidazione completa della matrice organica del fango, ma piuttosto alla produzione di un prodotto intermedio liquido (bioliquido) o gassoso (syngas) che rappresenta un “feedstock” da valorizzare ulteriormente in energia o prodotti chimici di interesse commerciale. Un esempio di applicazione virtuosa di questi principi è rappresentato dal processo di ossi-pirolisi di fanghi finalizzato ad ottenere gas di sintesi ricco in idrogeno. Si è dimostrato come una accurata ottimizzazione delle condizioni di processo, attraverso il cosiddetto “staging” dell’aria necessaria a sostenere il processo pirolitico ed il corretto progetto del pirolizzatore, consenta di prevenire l’ossidazione del cromo e favorisca l’indirizzamento della rete di reazioni chimiche verso l’ossidazione parziale dei composti organici, piuttosto che verso reazioni di ossidazione completa, massimizzando la resa in syngas.
Queste scelte progettuali permettono inoltre di contenere i picchi di temperatura con corrispondente limitazione della formazione di prodotti di pirolisi secondaria indesiderati (tar, nerofumo). Una secondo percorso di trasformazione termochimica avanzata di notevole interesse è rappresentato dalla liquefazione idrotermale. In questo caso la componente organica del fango è convertita a temperatura moderata (200–350°C) in condizioni pressurizzate (40–200 bar) tali da mantenere l’acqua presente nel fango allo stato liquido. In queste condizioni l’acqua assume le caratteristiche di solvente polare per composti organici favorendo processi di depolimerizzazione per idrolisi, deidratazione, decarbossilazione e deaminazione, che risultano nella produzione di un bioliquido (“bio-crude”) di grande interesse per applicazioni chimiche ed energetiche e potenzialmente inseribile in una filiera di bioraffineria. Un sottoprodotto solido di pregio è rappresentato dal “bio-char”, potenzialmente valorizzabile come mezzo adsorbente nelle depurazioni ambientali o ammendante.
I processi cui si è fatto riferimento nella presente nota saranno oggetto di indagine scientifica all’interno di accordi di ricerca tra la Stazione Sperimentale dell’Industria delle Pelli, la Scuola Politecnica e delle Scienze di Base dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, e l’Istituto di Ricerche sulla Combustione del Consiglio Nazionale delle Ricerche in Napoli.
Fonte: Magazine “Cuoio Pelli Materie Concianti”, CPMC, Vol.CXVI, edizione n. 1 (2020)