Energia dalla depurazione acque: cos’è e come si produce
Gli impianti di trattamento delle acque reflue provenienti da scarichi civili o industriali possono diventare dei veri e propri produttori di energia
Attraverso la depurazione di questi scarichi e il successivo processo di fermentazione dei fanghi risultanti si può ottenere il biogas da cui a sua volta è possibile produrre energia elettrica e termica rinnovabile.
L’energia rinnovabile, cosa significa?
Parliamo di energia rinnovabile per indicare il tipo di produzione energetica derivante da tutte le risorse naturali considerate inesauribili perché si rigenerano nel tempo rispettando i cicli della natura. Per tale motivo si considerano economicamente sostenibili.
L’energia rinnovabile viene prodotta da fonti naturali che hanno la caratteristica di rigenerarsi in tempi brevi: quando il tasso di rigenerazione di una risorsa è uguale o maggiore del suo tasso di utilizzo, parliamo di fonti di energia sostenibile. Oltre alla loro inesauribilità, tra i vantaggi indiscutibili offerti dalle rinnovabili c’è la possibilità di produrre energia elettrica in assenza di emissioni inquinanti. Emissioni che invece vengono rilasciate nell’atmosfera attingendo alle fonti non rinnovabili, destinate oltretutto all’esaurimento e alla conseguente indisponibilità futura. Le energie rinnovabili sono: l’energia solare, eolica, geotermica, idroelettrica, oceanica e da processi di fermentazione di biomasse.
Come si produce energia dalla depurazione delle acque reflue?
Negli impianti tradizionali per il trattamento delle acque, le acque reflue subiscono diversi processi di “filtrazione” e sedimentazione, fino ad ottenere un materiale organico costituito dai cosiddetti fanghi attivi, e che rappresentano un terzo del residuo iniziale. L’ultimo processo di depurazione delle acque è un’operazione del tutto naturale. Grazie ai batteri presenti in questo residuo, i fanghi vengono letteralmente mangiati. La parte inerte viene espulsa e si sedimenta in fondo alla vasca. Questo sedimento opportunamente trattato sarà poi conferito in discarica. L’acqua così depurata viene riciclata per uso industriale o per l’irrigazione.
Ma il processo di digestione dei batteri ha generato nostro biogas!
Il biogas è un gas naturale costituito principalmente da metano, anidride carbonica e altri elementi quali ossigeno, idrogeno e azoto. Questo tipo di gas si ottiene attraverso la fermentazione anaerobica di sostanze organiche dette biomasse come, ad esempio, gli scarti di sostanze organiche (FORSU, Frazione Organica del Rifiuto Solido Urbano) e la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.
Il biogas prodotto negli impianti di depurazione delle acque in seguito alla digestione anaerobica dei fanghi di supero, negli impianti moderni viene utilizzato come combustibile dei sistemi di cogenerazione, producendo quindi in contemporanea energia elettrica e termica.
I casi studio di IBT sugli impianti di cogenerazione nei Depuratori delle nostre città
IBT Group, grazie alla storica partnership con Capstone Green Energy, la società californiana unico produttore al mondo di sistemi energetici con turbine a gas con tecnologia “oil-free”, propone soluzioni cogenerative alimentate a biogas per gli impianti di depurazione delle acque, che garantiscono un elevato rendimento, emissioni near-zero e necessità di poca manutenzione. Con la tecnologia Capstone, inoltre, i turbogeneratori possono funzionare anche in presenza di biogas con percentuali di metano basse o non costanti. Sono i casi l’impianto di depurazione delle acque di Trento Nord, sviluppato con un sistema a tre turbine oil-free Capstone da 30 kWe alimentate a biogas da digestione anaerobica oppure l’impianto di depurazione delle acque di Cossato Spolina con una turbina Capstone da 200 kWe. In questo tipo di impianti la tecnologia a turbina è particolarmente efficace perché opera perfettamente anche in presenza di biogas contenente basse percentuali di metano.
Un altro case study particolarmente interessante è quello dell’impianto di depurazione delle acque reflue urbane del Comune di Rovereto che ha utilizzato il primo sistema di cogenerazione a biogas ottenuto sia da fanghi che da FORSU.
Si tratta quindi di un sistema di fermentazione dell’umido (FORSU) e di un sistema di depurazione fanghi che in forma integrata alimentato con il biogas prodotto due microturbine oil-free Capstone da 200 kWe.
L’energia elettrica generata attraverso questo processo viene impiegata per l’autoconsumo dell’impianto di depurazione stesso, ottenendo così un alto rendimento energetico con una sensibile decurtazione dei consumi elettrici.
L’energia termica prodotta dal processo cogenerativo viene suddivisa tra il riscaldamento della palazzina uffici, i digestori anaerobici del capannone FORSU e nel processo dell’essiccamento dei fanghi nel contiguo impianto.
