L’energia è il motore della società contemporanea, ma come ottenerla in modo sostenibile? Le biotecnologie per produrre energia, nello specifico idrogeno, sono state al centro dell’incontro dedicato al progetto MODSEN che vede la collaborazione della piattaforma tecnologica del Green Propulsion Laboratory (GPLab) di Veritas, con università Ca’ Foscari di Venezia e università di Padova.
L’Assessora Mar: “GPLab Veritas e Università di Venezia e di Padova insieme per la ricerca green”
“Il GPLab Veritas è un fiore all’occhiello, nato dalla collaborazione del Ministero dell’Ambiente con il Comune di Venezia, ma l’intensa attività di ricerca, sperimentale e applicata, realizzata con le università di Venezia e di Padova, ci rende particolarmente orgogliosi, soprattutto riguardo alle frontiere ecologiche che rappresentano ormai le sfide cruciali della nostra società”. Così Paola Mar, assessora del Comune di Venezia, con delega all’università, ha esordito al secondo incontro della quinta edizione del ciclo di webinar, promosso da Gruppo Veritas e Dipartimento di Scienze Ambientali (DAIS) dell’università Ca’ Foscari, in occasione della settimana europea per la riduzione dei rifiuti.
Un ciclo di Webinar rivolti a studenti di scuole superiori e università, e a rappresentanti di enti e associazioni
L’iniziativa, gratuita e aperta a tutti, è stata promossa fin dal 2020 dalla collaborazione di Cristina Cavinato, delegata terza missione Dipartimento Scienze Ambientali università Ca’ Foscari, e Riccardo Seccarello, responsabile comunicazione Veritas.
I webinar hanno visto la partecipazione di giovani delle scuole superiori (studenti del corso di biotecnologie ambientali dell’istituto industriale Pacinotti di Mestre e del liceo per le scienze applicate Stefanini di Mestre) nell’ambito dell’alternanza scuola/lavoro e dei percorsi per le competenze trasversali e l’orientamento (PCTO), ma ha coinvolto anche a studenti universitari e rappresentanti di associazioni e organizzazioni. Tra i partecipanti anche Andrea Biliotti, curatore dei Caffé delle Scienze per l’associazione Mestre Mia (presieduta da Andrea Sperandio): “Realizziamo incontri di divulgazione con università di Venezia e Veritas – ha affermato Biliotti. – Riteniamo infatti che Mestre sia città all’avanguardia per ricerca e innovazione, grazie alla presenza del campus scientifico di Ca’ Foscari e a laboratori come il GPLab.”
GPLab Veritas, tecnologie per la valorizzazione energetica di reflui e rifiuti organici
Il GPLab Veritas è capofila del progetto MODSEN che si pone l’obiettivo di validare una tecnologia per la valorizzazione energetica di reflui e rifiuti organici (tramite dark fermentation) per produrre idrogeno.
Il progetto mira a raggiungere una produzione costante di idrogeno con un grado di purezza del 95%, convertendo in energia elettrica il 50% del prodotto. Inoltre si punta ad aumentare la produzione di metano rispetto alla fermentazione tradizionale e a integrare le tecnologie precedenti su scala pilota.
Veritas ha un ruolo cruciale nel recupero dei rifiuti, nella fattispecie i fanghi civili, rifiuto organico (FORSU), oli esausti e contestualmente un forte interesse relativo all’approvvigionamento/risparmio energetico.
Per ridurre l’impatto ambientale legato al consumo energetico degli impianti di trattamento, Veritas ed il GPLab hanno implementato, nel corso degli anni, diverse soluzioni/impianti sperimentali (piattaforma) che includono: pannelli fotovoltaici, un elettrolizzatore per idrogeno, dei sistemi di stoccaggio/batterie litio e sodio, un impianto di decarboning, celle a combustibile (PEM), produzione di microalghe ecc.
Rifiuti vegetali dal mercato ortofrutticolo di Marghera utilizzati per la fermentazione
Le attività sperimentali svolte al GPLab, in stretta collaborazione con le Università di Venezia – per tutti gli aspetti biotecnologici – e di Padova – per le celle a combustibile e LCA (Analisi degli impatti ambientali sul ciclo di vita) –, si sono concentrate sui test per l’ottimizzazione della produzione di idrogeno da rifiuti vegetali del mercato ortofrutticolo di Marghera miscelati a fanghi civili provenienti dal depuratore di Veritas, sia in scala di laboratorio (fermentatori con un volume totale di 16 litri) che in scala pilota (fermentatore con un volume di 200 litri).
Tassinato (GPLab Veritas): “Implementate tecnologie all’avanguardia con l’impianto pilota a celle combustibili”
“L’impianto pilota, già interamente progettato e in fase di realizzazione al GPLab, è costituito da: pre-trattemento della biomassa, fermentatore, trattamento/stoccaggio gas (purificazione e accumulo di idrogeno e anidride carbonica) e due sistemi a celle combustibili per la produzione di energia elettrica da idrogeno – ha illustrato Graziano Tassinato, responsabile del GPLab Veritas. – Il progetto mira all’ottimizzazione complessiva delle tecnologie più all’avanguardia per migliorare l’efficienza energetica ottenibile dai rifiuti. Al termine, verrà condotta un’analisi energetica e un’analisi degli impatti ambientali sul ciclo di vita (LCA), valutando la replicabilità dell’approccio proposto in altre aziende multiservizi.”
Oltre le aspettative: prodotto un biogas contenente fino al 40% di idrogeno puro
“Siamo arrivati a produrre un biogas contenente fino al 40% di idrogeno puro. Un risultato che ha superato addirittura le nostre aspettative – ha aggiunto Graziano Tassinato –. L’anidride carbonica prodotta durante il processo di dark fermentation, viene separata con delle particolari membrane e recuperata grazie all’impianto di decarboning in funzione al GPLab. In modo da poter essere immagazzinata in bombole e utilizzata nelle altre attività industriali/sperimentali presenti come, ad es., la coltivazione di microalghe.”
Cavinato (Unive): “Cruciale ora il passaggio da scala di laboratorio a scala industriale”
“Il progetto MODSEN si prefigge di rivedere e migliorare l’approvvigionamento energetico. Puntando sul recupero di energia dai flussi di carbonio presenti in ambito urbano – ha spiegato Cristina Cavinato, professoressa di impianti chimici all’università di Venezia –. Questo significa utilizzare il fango prodotto dagli impianti di depurazione assieme al rifiuto umido, in un processo di digestione anaerobica a fasi separate, per produrre idrogeno e metano. L’applicazione del processo su scala pilota è la sfida principale. Che ci permette di validare i risultati fino ad ora ottenuti a scala di laboratorio. E di analizzare, con gli altri partner di progetto, sostenibilità e fattibilità dell’approccio proposto. Questo però non riguarda solo il processo di fermentazione, ma anche l’integrazione del processo con sistemi di recupero ed utilizzo dell’idrogeno prodotto e con i processi e strutture presenti in azienda. Ai fini di comprendere l’effettiva potenzialità del progetto MODSEN, calato in una realtà come Veritas.”
I risultati finora ottenuti: superate le rese previste con possibile 20% in più di recupero energetico
Il processo di fermentazione per la produzione di idrogeno è stato studiato su scala laboratorio. E ci ha permesso di verificare, preliminarmente, le rese di conversione della miscela di rifiuto e fango in idrogeno e le caratteristiche dell’effluente liquido ricco di composti organici rapidamente biodegradabili (acidi grassi volatili) – ha ripreso Cristina Cavinato –. Ad oggi abbiamo raggiunto e superato le rese che avevamo previsto da progetto (50 Nl/kgTVS contro i 20 Nl/kgTVS di produzione di idrogeno). E confermato la potenzialità di produzione di metano sul residuo di fermentazione (0,6 Nm3CH4/kgTVS).
Da una prima analisi, considerando l’applicazione del processo singolo di digestione e del processo a due fasi, con il recupero di idrogeno (e ipotizzando una resa inferiore pari a 35 Nl/kgTVS), si potrebbe arrivare ad un 20% di energia in più. Ovviamente il calcolo non è semplice. E’ infatti necessario considerare il costo degli impianti ed il loro ammortamento, ma è importante provare a fare quel passo in più che ci permetterà di restituire all’ambiente una piccola parte di tutto quello che fino ad ora gli abbiamo tolto.” (Per informazioni https://www.unive.it/pag/16122/
https://www.dii.unipd.it/progetti_nazionali/mise-modsen).
Stoppato (Unipd): potenziale di energia prodotta pari al consumo annuo di 65 mila famiglie
“Se i risultati, ottenuti in questa prima fase della sperimentazione, saranno convalidati, considerando gli attuali rendimenti della fase di purificazione dell’idrogeno,
per ogni chilogrammo di solidi totali volatili trattati sarà possibile ottenere tra i 50 ed i 75 Wh di energia elettrica, utilizzando una cella a combustibile
– ha concluso Anna Stoppato, professoressa di ingegneria energetica università di Padova. – Inoltre, si otterranno ulteriori circa 1,8 kWh dalla combustione
del metano derivante dal residuo di fermentazione. I numeri sembrano bassi, ma pensando alla produzione annua della frazione organica dei rifiuti in Italia ed ipotizzando di sfruttarne anche solo il 10%, si potrebbe ottenere un’energia pari a quella usata annualmente da 65,000 famiglie. Va detto che in larga parte
l’energia prodotta potrà essere sfruttata già delle stesse aziende multiutilities per i loro bisogni legati ai servizi erogati. Questo permette di limitare la necessità del trasporto dell’idrogeno prodotto e semplifica i problemi legati al suo stoccaggio. Solo alla fine del progetto potremo valutare quando sarà possibile trasferire i risultati su scala industriale. Abbiamo appena cominciato ad affrontare alcuni problemi tecnologici, ad esempio quelli legati alla variabilità della produzione e quelli legati alla purificazione dell’idrogeno. Ma finora i risultati sono incoraggianti.”
