• depurazione
• fanghi industriali
• valorizzazione

La produzione di un elevato volume di fanghi industriali, derivati dai reflui conciari a seguito di un processo di depurazione, è un problema che affligge la zona del Comprensorio del Cuoio nella zona del Valdarno inferiore. Tali fanghi hanno una prevalente natura organica, ma contengono concentrazioni elevate di inquinanti, in particolare metalli pesanti, tali da impedirne un ri-utilizzo nobile (es. ammendante in agricoltura); secondo le leggi vigenti, tali fanghi devono necessariamente essere conferiti in discarica.
Sia sotto il profilo dell’impatto ambientale che della sostenibilità economica della gestione di tali matrici fangose, è di enorme interesse nel mondo tecnico-scientifico ed industriale, trovare un metodo di valorizzazione di questi fanghi, in modo da ridurre gli impatti legati all’attuale sistema di gestione di tali rifiuti.
Una valida tecnica di valorizzazione di questo rifiuto potrebbe consistere nella digestione anaerobica del fango industriale, tecnica ancora inesplorata per questo tipo di matrice. Il fango verrebbe quindi utilizzato come substrato nutritivo per batteri specifici in grado di condurre fermentazioni anaerobiche, con lo scopo finale di produrre e raccogliere il biogas, una miscela gassosa ricca di metano, la quale costituisce una fonte di energia rinnovabile.
Da tale processo, oltre al biogas, si ottiene un digestato “residuo”, che andrà caratterizzato e “collocato” in base alle sue proprietà e peculiarità. Nella peggiore delle ipotesi comunque, tale digestato potrà seguire lo stesso destino del fango fresco (i.e. smaltimento in discarica), ma con un guadagno energetico positivo e quindi un minor impatto ambientale complessivo.
Nel presente lavoro di tesi, sono quindi state studiate due tipologie diverse di fango industriale, sia per quanto riguarda l’impianto di depurazione di provenienza che per quanto riguarda la fase del processo depurativo dal quale sono stati campionati, nell’ottica di valutare la fattibilità/sostenibilità di un processo di digestione anaerobica.
Su queste due tipologie di campioni sono state effettuate delle preliminari caratterizzazioni chimico-fisiche, per evidenziare le principali proprietà e i prevalenti contaminanti. Successivamente sono stati allestiti dei test di digestione anaerobica su scala di laboratorio, in modo da valutare la risposta del sistema “tal quale” al processo fermentativo, nell’ottica della produzione di un biogas destinato alla valorizzazione energetica.
Il metabolismo dei batteri anaerobi può essere indirizzato alla sintesi di un biogas più abbondante e maggiormente concentrato in metano, fornendo un ulteriore valore aggiunto al prodotto finale raccolto; un modo per influenzare tale sintesi biologica è quello di aumentare la quantità di materia organica biodisponibile ai microrganismi nell’ambiente di reazione, compiendo su di essa dei pretrattamenti che riescano a solubilizzare parte della biomassa.
Nel presente lavoro di tesi sono stati quindi condotti degli studi su differenti tecniche di pretrattamento del fango, con lo scopo di aumentare la frazione organica in fase solubile ed osservare una possibile correlazione con il biogas ottenibile da questi campioni mediante successiva digestione anaerobica.
Lo studio di tesi è andato quindi ad approfondire le diverse variabili all’interno di un singolo pretrattamento, al fine di individuare la combinazione più efficace di condizioni, per ottenere la massima solubilizzazione della materia organica alla quale corrisponda la migliore e più rapida produzione di biogas.
Lo studio sperimentale si è concluso con una fase finale di indagine sperimentale in cui si è provato ad ampliare il processo di digestione anaerobica dalla scala di laboratorio alla scala pilota, utilizzando un digestore di maggiore volume, per valutare le criticità/i vantaggi che si possono incontrare utilizzando quantità di biomassa maggiori.