Soluzioni industriali innovative e intelligenti per la prevenzione dei rifiuti idrici
Il consumo idrico cresce a livello globale al ritmo dell’1% all’anno da diversi decenni, una tendenza che non è destinata a cambiare. In Europa l’industria è uno degli utilizzatori a maggiore intensità, responsabile di oltre il 30% del consumo di acqua. L’acqua dolce è necessaria per supportare molte pratiche industriali; tuttavia, spesso le acque reflue generate da questi processi sono contaminate e pongono una minaccia per l’ambiente. Mettendo in atto vari casi di studio in Germania, Grecia e Spagna, il progetto intelWATT, finanziato dall’UE, affronta sia il problema degli alti livelli di consumo che le preoccupazioni relative all’inquinamento idrico attraverso una serie di progressi tecnologici applicabili a diversi settori industriali.
Produzione di energia, estrazione mineraria e galvanostegia quali settori bersaglio
Il progetto si rivolge a tre industrie caratterizzate da un fabbisogno idrico significativo. La produzione di energia, che impiega torri di raffreddamento, utilizza grandi quantità di acqua dolce; le salamoie industriali generate dall’estrazione mineraria dispongono di un potenziale di risorse non sfruttato e, sebbene la galvanostegia realizzi un consumo idrico inferiore rispetto ad altre industrie, le sue acque reflue cariche di metalli rappresentano un pericolo per l’ambiente. Secondo Andreas Sapalidis, coordinatore del progetto e ricercatore presso il Centro nazionale greco per la ricerca scientifica Demokritos: «L’obiettivo principale del progetto intelWATT è quello di convalidare al TRL8 tecnologie innovative e intelligenti per il trattamento delle acque che combinino la conservazione dell’acqua dolce, il recupero delle risorse e la conversione dell’energia sulla base del concetto di economia circolare.» L’acqua che evapora nelle torri di raffreddamento delle centrali elettriche lascia dei minerali accumulati, per la cui rimozione si impiega l’acqua dolce in un processo chiamato spurgo della torre di raffreddamento (CTBD, cooling tower blow down). Il riciclo dell’acqua CTBD nel primo caso di studio, intelWATT, punta a una riduzione del consumo idrico del 99%. Nel secondo caso di studio, incentrato sulle miniere industriali, il progetto si propone di recuperare l’acqua e di valorizzare il flusso di salamoia mediante una prova pilota che dimostra la raccolta di energia a gradiente salino e il recupero di acqua deionizzata attraverso la distillazione a membrana. Il terzo caso dimostra il recupero di preziosi elettroliti e la conservazione dell’acqua in un impianto di galvanostegia, ponendosi l’obiettivo di recuperare fino all’85+ % di cromo e rame e il 50 % di nichel e di conservare al contempo il 95+ % di acqua dolce in un’unità pilota con TRL 8.
Tecnologie intelligenti di separazione dell’acqua
Al centro delle soluzioni di intelWATT si trovano nuovi processi di trattamento delle acque reflue e l’applicazione di meccanismi di intelligenza artificiale (IA). Sapalidis afferma: «Il progetto intelWATT ha consentito di compiere notevoli progressi in un’ampia gamma di discipline, in particolare per quanto riguarda i materiali, i sensori intelligenti, la modellizzazione, i processi e le unità pilota.» Tra i materiali progettati da intelWATT vi sono diversi tipi di membrane utilizzate per la filtrazione, la distillazione, l’osmosi inversa e l’elettrodialisi, un insieme che comprende anche membrane a base di grafene, uno strumento emergente nei processi di separazione. Lo sviluppo di sensori intelligenti supporta la comunicazione e la trasmissione sicura dei dati. Altre tecnologie intelligenti includono algoritmi di apprendimento automatico in grado di migliorare la modellizzazione predittiva e il monitoraggio intelligente che, in base alle previsioni, dovrebbero consentire di ridurre il fabbisogno energetico del 30%. I progressi compiuti dal progetto nei processi di trattamento dell’acqua, come l’osmosi inversa, l’elettrodialisi inversa e la cristallizzazione delle membrane, consentono di raccogliere energia e recuperare materiali durante il trattamento delle acque reflue. La creazione di studi pilota basati sull’IA ha permesso a intelWATT di sviluppare molteplici strumenti e processi per la gestione dell’acqua. Il fatto che i casi di studio siano caratterizzati da un elevato livello di maturità tecnologica è incoraggiante in quanto indica la possibilità di una rapida adozione da parte degli operatori del settore, agevolando la promozione dell’economia circolare a livello europeo. I contributi apportati dal progetto in ambito di conservazione dell’acqua e recupero delle risorse sono significativi e aiuteranno l’Europa a salvaguardare le risorse idriche, tra le più preziose della società.
Parole chiave
intelWATT, galvanostegia, acque reflue, produzione di energia, industria mineraria, osmosi inversa, conservazione dell’acqua dolce, tecnologie di separazione, energia a gradiente salino, soluzioni intelligenti, industrie di trasformazione
