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Sfruttare il potenziale per i flussi di rifiuti liquidi

I rifiuti vengono sempre più considerati come una risorsa. Da pratiche consolidate come il riciclaggio della carta e dell'alluminio, allo sviluppo dell'economia circolare, un volume crescente di risorse viene ora recuperato da materiali che in precedenza erano visti solo come rifiuti inopportuni.

Matt Hale, direttore vendite e marketing internazionale di HRS Heat Exchangers, osserva come il valore può essere estratto dai flussi di rifiuti liquidi e cosa considerare quando si sceglie la tecnologia per raggiungere questo obiettivo.

Matt Hale, HRS Heat Exchangers

Matt Hale, HRS Heat Exchangers

Perché recuperare gli sprechi?

La valorizzazione dei rifiuti è il processo di recupero di valore dai materiali di scarto, ad esempio attraverso il loro riutilizzo o riciclaggio, o mediante compostaggio o digestione anaerobica e conversione in prodotti più utili come materiali, prodotti chimici, combustibili o altre fonti di energia.

In un'economia circolare, rispetto a quella lineare, i materiali all'interno dei prodotti vengono riutilizzati, trasformando i rifiuti precedentemente onerosi in preziose risorse.

L'Unione europea ha proposto di raddoppiare il suo tasso di produttività delle risorse da parte di 2030 e, come parte di questo, ha adottato una comunicazione, Verso un'economia circolare: un programma a zero rifiuti per l'Europa, a luglio 2014.

Come le principali parti interessate industriali e le imprese, afferma che il passaggio a un'economia circolare può avere un effetto positivo sulla crescita economica e rafforzare la competitività delle imprese, oltre a fornire una serie di benefici ambientali.

Sfruttare il potenziale per flussi di rifiuti liquidi

Anche il trattamento delle acque reflue e il "water mining" sono stati identificati come una piattaforma chiave su cui basare lo sviluppo tecnologico di tali sistemi di produzione circolare. Un efficace trattamento delle acque e il recupero dei materiali possono fornire un doppio ritorno economico.

Ogni metro cubo di acqua riciclata o riutilizzata si traduce in una corrispondente riduzione della domanda di acqua di rete e di scarico delle acque reflue. Ci sono anche benefici in termini di energia e impronta di carbonio associati al recupero dei materiali rispetto all'estrazione primaria e alla lavorazione, insieme ad ulteriori benefici ambientali derivanti dalla riduzione degli impatti sullo smaltimento dei rifiuti.

Inoltre, i ricercatori stanno identificando in modo crescente i flussi di rifiuti alimentari e di filiera come una risorsa importante per lo sviluppo di prodotti e processi a base biologica, suggerendo che la valorizzazione degli sprechi alimentari dovrebbe concentrarsi sia sui prodotti speciali sia su quelli di valore superiore.

Esempi di recupero delle risorse

Mentre siamo ancora lontani dallo sviluppo commerciale delle bioraffinerie su larga scala che possono trattare i flussi di acque reflue per produrre una gamma di prodotti tra cui biocarburanti, energia, fertilizzanti, metalli, mezzi inerti e tutta una serie di prodotti chimici fini, parti di questo processo sono già stabiliti

L'uso della digestione anaerobica (AD) per recuperare energia e creare biofertilizzante organico (digestato) da rifiuti alimentari e fognari è ora molto diffuso, e ci sono vari esempi di recupero di materiali da diversi flussi di rifiuti a tutte le scale, dalla ricerca iniziale fino a quella completamente commerciale unità di recupero presso impianti industriali e opere di trattamento delle acque in tutto il mondo.

HRS unicus - Liquid Waste Streams

Alcuni esempi di questo tipo di recupero dei materiali includono:

  • Recupero di nutrienti chiave come il fosforo dai flussi di liquami da utilizzare come fertilizzanti agricoli.
  • Il potenziale recupero di biopolimeri come polihydoxyalkanoates (PHAs) e polifenoli dalle acque reflue provenienti da frantoi.
  • Le acque di scarico del siero di latte di formaggio (CWW) comprendono flussi di rifiuti contenenti siero e acqua di lavaggio e potrebbero essere trattate con vari processi per produrre una gamma di prodotti utili nella produzione alimentare e farmaceutica, come proteine ​​del siero del latte, peptidi, lattosio, glucosio e altri prodotti chimici utili.
  • Il recupero di prodotti di lievito speso da vari processi per l'uso nella produzione di alimenti, come la stabilizzazione e la tamponatura del pH. La trasformazione della frutta è un altro settore che è idealmente posizionato per sfruttare il valore potenziale di alcuni dei suoi prodotti di scarto. Gli scarti di scorza di agrumi rappresentano fino alla metà del volume totale di agrumi trattati a livello globale e contengono fino all'80% di acqua. È una potenziale fonte di molti prodotti utili tra cui fibre alimentari, antiossidanti, coloranti e aromi alimentari e contiene un'ampia varietà di composti tra cui cellulosa, pectina, zuccheri, emicellulose, flavonoidi e oli essenziali come il D-limonene.

HRS serie unicus / flussi di rifiuti liquidi

Verso zero scarico di liquidi

Lo scarico del liquido zero (ZLD) è una tecnica mediante la quale vengono eliminati i flussi di rifiuti liquidi. Invece di essere scaricati alla fine del ciclo di trattamento, le acque reflue vengono purificate e riciclate, mentre altri residui, che spesso includono il tipo di sottoprodotti di valore menzionato sopra, vengono estratti.

In ZLD sono impiegati vari processi, tra cui la bioreatzione della membrana, l'osmosi inversa, l'elettrolisi, la filtrazione e altro ancora. Tuttavia, l'evaporazione è anche un processo chiave, sia al fine di concentrare i residui in misura sufficiente per consentirne l'estrazione economica o la rimozione fisica, sia come parte del processo di purificazione dell'acqua.

Tuttavia, le miscele solido-liquido sono complesse ed è importante che la prima fase di qualsiasi progetto potenziale includa uno studio di ricerca per valutare la natura del flusso / dei rifiuti e i livelli di saturazione richiesti. Negli esperimenti di laboratorio, HRS valuta le concentrazioni massime che possono essere raggiunte per diversi regimi di temperatura. Questo determina quindi il tipo di attrezzatura che progettiamo.

Ad esempio, a temperature elevate più sali possono essere sciolti, rispetto alle basse temperature.

L'importanza dell'evaporazione

Gli scambiatori di calore HRS sono stati coinvolti in progetti ZLD in Europa utilizzando sistemi di evaporazione, compreso il recupero di solfati di potassio e sodio dai flussi di rifiuti organici della salamoia. Un tipico processo HRS può consistere in tre passaggi come segue:

  1. Evaporazione / concentrazione (utilizzando uno o più evaporatori a seconda dei materiali coinvolti e del livello di concentrazione richiesto) a livelli al di sopra del punto di saturazione ad alta temperatura.
  2. Raffreddamento del prodotto per provocare la formazione di cristalli di sale.
  3. Ulteriore cristallizzazione in serbatoi appositamente progettati e separazione dei cristalli che si formano per consentire loro di essere trattati per l'uso. Nella terza fase, rimane uno strato supernatante di soluzione concentrata dopo la separazione dei cristalli. Questa soluzione viene restituita al secondo evaporatore per concentrarsi nuovamente al di sopra del suo punto di saturazione.

Scelta corretta dello scambiatore di calore per il recupero del prodotto

Sia le fasi di evaporazione che quelle di raffreddamento provocano un elevato grado di incrostazione di materiale all'interno dell'apparecchiatura, pertanto gli scambiatori di calore a superficie raschiata della serie Unicus HRS vengono utilizzati per mantenere l'efficienza termica e rimuovere le incrostazioni nel momento in cui si verificano. Abbinato ai raffreddatori della serie HRS R e ai serbatoi di cristallizzazione personalizzati, il risultato è un processo efficiente che può funzionare ininterrottamente senza richiedere tempi di fermo programmati.

Nell'esempio sopra, due evaporatori sono utilizzati per concentrare e rimuovere l'acqua pura dalla soluzione, che può essere utilizzata altrove. I refrigeratori e i cristallizzatori producono cristalli solidi e la soluzione rimanente ritorna al processo di evaporazione. Nessun residuo liquido rimane dopo il processo, in modo che, oltre al recupero di sali preziosi, vengano ridotti anche i costi di gestione dei rifiuti.

Process Industry Informer

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