Dai fanghi nuova energia – Collaborazione SSIP e Università Federico II – Pubblicato su CPMC 1/2021
A cura di Rosa Lanzetta, Direttore del Dipartimento di Scienze Chimiche, Università degli Studi di Napoli Federico II
Il Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università degli Studi di Napoli è da sempre attento a tematiche riguardanti la sostenibilità ambientale di processi chimici. In questo quadro, si innestano le collaborazioni attive con la Stazione Sperimentale per l’Industria delle Pelli e delle Materie Concianti.
Una delle linee di ricerca che vede il Dipartimento operare in collaborazione con SSIP riguarda il reimpiego di fanghi derivanti da impianti consortili conciari come fonte di energia, nell’ottica della limitazione del loro smaltimento, con evidenti vantaggi sul piano ambientale ed economico. Campioni di un fango fornito da SSIP sono stati analizzati in Dipartimento, con particolare riferimento alla loro caratterizzazione chimica, fisica e microstrutturale. Nello specifico, il tenore di carbonio, idrogeno, azoto, zolfo, cloro, cromo e ossigeno, e di umidità, volatili e ceneri, insieme alla presenza delle principali fasi cristalline, sono stati individuati. Come via di valorizzazione energetica, ci si sta focalizzando sulla gassificazione dei fanghi per la produzione di gas di sintesi a contenuto energetico. Le prove di gassificazione in reattore chimico vengono effettuate con differenti rapporti aria/fango (tra il 15 e il 24% rispetto alle condizioni stechiometriche), facendo attenzione cioè a non favorire condizioni particolarmente ossidanti che, oltre a limitare il processo di gassificazione in favore della combustione, possono determinare l’ossidazione del cromo trivalente verso il più pericoloso stato esavalente (le caratterizzazioni del fango di partenza hanno messo in luce un tenore di Cr(VI) inferiore a 2 mg/kg, quindi di gran lunga minimale, a fronte di una concentrazione di Cr totale nel fango di circa 20 g/kg). Il gas di sintesi prodotto viene analizzato nella sua speciazione chimica (con particolare riferimento al suo tenore in idrogeno, metano e al suo potere calorifico), evidenziando gli schemi cinetici prevalenti di gassificazione ed ossi-pirolisi del fango di partenza. La ricerca in questi mesi si concentrerà anche sulla caratterizzazione delle ceneri prodotte dal processo, per verificare la speciazione del cromo a valle della gassificazione, le proprietà delle ceneri, e per proporre possibili campi di reimpiego (ad es., nell’industria dei materiali da costruzione) in linea con i principi dell’economia circolare e in ottemperanza alle normative vigenti.
L’altra linea di ricerca che vede coinvolto il DSC riguarda la caratterizzazione del COD recalcitrante nei reflui conciari. La richiesta chimica di ossigeno, COD, (Chemical Oxigen Demand) costituisce uno dei principali parametri utilizzati per valutare la qualità delle acque reflue; in particolare la misura del COD fornisce indicazioni sul contenuto di sostanza organica. Questo parametro è molto importante perché i reflui provenienti da aziende che effettuano trattamenti di concia alternativa, cioè che utilizzano prodotti e processi green, generano un carico organico inquinante meno tossico rispetto ai processi usuali che utilizzano metalli quale il cromo e altri metalli, ma che risulta tuttavia di difficile smaltimento nei normali trattamenti di depurazione; tale carico organico viene appunto definito “recalcitrante”, in quanto di difficile abbattimento.
Studi recenti hanno dimostrato che tali inquinanti appartengono a svariate classi di composti, come acidi grassi, derivati degli ftalati, derivati dell’acido benzoico, alchilfenoli e composti tannici di origine vegetale e sintetica. Ed è proprio su queste ultime classi di composti che il DSC sta focalizzando la propria attenzione sia in termini di caratterizzazione con mediante tecniche innovative di analisi (GC-MS, LC-MS etc.), sia in termini di abbattimento con sviluppo di tecnologie alternative quali processi di ossidazione avanzati (metodo Fenton, foto ossidazione, fotocatalisi, ozonizzazione, trattamenti elettrochimici), anche allo scopo di proporre trattamenti alternativi, o utilizzabili in accoppiamento ai normali trattamenti biologici, per la rimozione del COD.
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