(a cura di Simone Cavallaro, Responsabile sede Bologna – Referente tecnico Sludge)

 

I fanghi prodotti dal trattamento delle acque reflue urbane sono una tipologia di rifiuto che richiede un adeguato trattamento e smaltimento al fine di minimizzare odori, emissioni e possibile trasmissione di malattie. Oltre agli impatti ambientali, anche il tema dei costi (Capex e Opex) ha un ruolo di primo piano, dato che lo smaltimento dei fanghi ha un impatto significativo sui costi di gestione di un impianto di depurazione.

 

Cinque punti fondamentali

In quest’ottica, la definizione di una strategia ottimale per la gestione dei fanghi di depurazione non può prescindere dai seguenti 5 punti fondamentali:

1. Implementazione di tecnologie avanzate di trattamento per conseguire il recupero di materia ed energia e ridurre l’impatto ambientale dei fanghi;
2. Promozione del riciclo e del riutilizzo dei fanghi trattati per scopi agricoli o industriali, quando possibile e sicuro;
3. Monitoraggio costante della qualità dei fanghi e dell’ambiente circostante per garantire il rispetto degli standard ambientali;
4. Collaborazione tra enti governativi, industrie, e comunità locali per sviluppare soluzioni sostenibili e condivise per la gestione dei fanghi;
5. Educazione e sensibilizzazione pubblica sull’importanza della corretta gestione dei fanghi di depurazione e sulle pratiche ambientali sostenibili.

I tipi di trattamento utilizzati in Europa sono: utilizzo agronomico (34%), incenerimento (31%), compostaggio “e altre applicazioni” (12%), discarica (12%) e altri utilizzi (10%) (EEA, 2022).

Le scelte variano fortemente da nazione a nazione: ad esempio, in Italia, le destinazioni principali sono la discarica (48%) e l’agricoltura (33%), con il restante quantitativo inviato a trattamenti termici e altre forme di recupero (compostaggio, riciclo come gessi di defecazione, materiali per fornaci e cementifici, ecc.) (Canziani, 2016; Merzari et al., 2019).

 

Tecnologie per il trattamento dei fanghi

I processi di trattamento applicabili ai fanghi possono essere suddivisi in 3 categorie principali che vengono nel seguito descritte elencando le principali tecnologie ad oggi disponibili sul mercato:

1. Processi basati sull’utilizzo di calore esterno

• Incenerimento: combustione di soli fanghi (mono-incenerimento) o di fanghi insieme ad altro materiale combustibile in termovalorizzatori di rifiuti o cementifici (co-incenerimento). Processo che consente di conseguire un importante recupero di energia termica ed elettrica e che ha come residuo delle ceneri recuperabili come fertilizzanti in agricoltura (in base al contenuto di metalli pesanti) o con impieghi in ambito industriale (sottofondi stradali, edilizia). Dalle ceneri derivanti da mono-incenerimento di fanghi è inoltre possibile recuperare fosforo in maniera sostenibile.
• Pirolisi: processo endotermico di degradazione termica attuato in assenza di agente ossidante che richiede un preventivo essiccamento fino al 90% di sostanza secca. Si tratta di una tecnologia autonoma dal punto di vista energetico che produce residui gassosi, liquidi (tar) e solidi (biochar): il tar può essere convertito in biocombustibile o materia prima per l’industria chimica, la combustione dei gas può fornire il calore necessario al processo, mentre il biochar può essere utilizzato come fertilizzante (se conforme ai relativi limiti normativi e se richiesto dal mercato) o come adsorbente per la rimozione di inquinanti.
• Gassificazione: processo termico di ossidazione parziale che converte il fango in gas di sintesi /syngas), sostanze condensabili (tar) e biochar. Tali flussi, analogamente alla pirolisi, sono recuperabili energeticamente e riutilizzabili in ambito agricolo o industriale. Il processo può essere applicato a fanghi con tenore di secco del 25%, ma risulta più efficiente con fanghi preventivamente essiccati.
• Carbonizzazione idrotermica (HTC): processo termochimico che avviene in acqua e in assenza di ossigeno e che non richiede preventivo essiccamento. L’HTC è da considerarsi come un pretrattamento che facilita le fasi di stabilizzazione e disidratazione, producendo un residuo solido (hydrochar) ad alto contenuto energetico con tenori di secco fino al 40-50% e un residuo liquido ricco di sostanza organica biodegradabile (sfruttabile mediante digestione anaerobica e produzione di biogas) e di elementi fertilizzanti.
• Essiccamento: pretrattamento per ridurre l’umidità e ottenere un fango fino al 95% di tenore di secco che permette di ridurre i costi di smaltimento.
• Idrolisi termica: pretrattamento per migliorare la digeribilità del fango con conseguente aumento considerevole della produzone di biogas in digestione anaerobica (soprattutto se applicato su fanghi biologici secondari), riduzione della viscosità, distruzione patogeni e miglioramento della disidratabilità.
• Ossidazione a umido: processo termico alternativo all’incenerimento che avviene in ambiente umido utilizzando ossigeno o aria e che converte la sostanza organica principalmente in CO₂ e vapore acqueo.
• Liquefazione idrotermica (HTL): processo termochimico che avviene in condizioni di temperatura e pressione superiori a quelle previste dal processo HTC e che produce un residuo solido (hydrochar) e liquido (tar).

 

2. Processi basati sullo sfruttamento di naturali processi biologici

• Digestione anaerobica: trattamento di stabilizzazione in assenza di ossigeno che riduce la putrescibilità del fango e che produce biogas valorizzabile energeticamente o trasformabile in biometano. Il fango digerito, a valle di ulteriore disidratazione, può essere riutilizzato in agricoltura oppure a compostaggio.
• Digestione aerobica / compostaggio: trattamento di stabilizzazione in presenza di ossigeno che riduce la massa di fango tramite la partizale conversione in prodotti gassosi e che produce un compost utilizzabile come fertilizzante.
• Bioessiccamento: processo aerobico che attua un essiccamento sfruttando il calore rilasciato dai microrganismi per ridurre il consumo di combustibili, producendo un fango fino al 90% di sostanza secca. Non si configura come processo di stabilizzazione del fango.

 

3. Processi basati sull’utilizzo di reagenti

• Stabilizzazione / inertizzazione chimica: trattamento di condizionamento chimico alcalino / acido che utilizza reagenti (ad es.ossido di calcio, acido solforico, carbonato di calcio) per ottenere un residuo utilizzabile come fertilizzante correttivo di suoli agrari salini e/o alcalini. In Italia, tale residuo viene denominato “gessi di defecazione” ed è inquadrato come correttivo agricolo ai sensi del D.Lgs. 75/2010. Il processo determina un incremento di volume e peso del residuo solido in uscita.
• Produzione di materiali da costruzione: è possibile inglobare I fanghi in clinker (per la produzione di cemento) o asfalto; è possibile produrre laterizi miscelando argilla.
• Ozonolisi: processo che utilizza ozono per idrolizzare I fanghi e facilitare la digestione anaerobica e ottenere una maggiore produzione di biogas e riduzione della frazione volatile.

 

Metodologie di scelta rispetto alle tecnologie

La combinazione o interazione delle tecnologie sopra esposte permette di conseguire l’obiettivo di minimizzare gli impatti ambientali associati allo smaltimento dei fanghi di depurazione, attuando al contempo virtuose pratiche di recupero di materia ed energia dai flussi trattati che incrementano anche la sostenibilità economica della gestione dei fanghi.

La scelta delle tecnologie applicabili, o di combinazioni di esse, avviene tramite analisi e confronto di più scenari progettuali definiti sulla base dei seguenti criteri:

• Quantitativi di fanghi da sottoporre a trattamento;
• Caratteristiche qualitative dei fanghi da sottoporre a trattamento;
• Priorità degli obiettivi del trattamento (recupero di materia, valorizzazione energetica, minimizzazione impatti ambientali, riduzione costi di gestione, ecc.);
• Centralizzazione / delocalizzazione del trattamento e definizione della taglia dei singoli siti;
• Ubicazione dei siti di trattamento ed eventuale possibilità di interazione con impianti esistenti;
• Destino finale dei flussi residui prodotti.

 

ETC: il tuo partner ideale per valorizzare i fanghi

Grazie all’approccio multidisciplinare e al know-how specializzato, ETC propone studi per l’individuazione delle migliori strategie di gestione dei fanghi prodotti da gruppi di impianti (Sludge Management Plan) o per l’analisi della filiera di trattamento fanghi ottimale in singoli depuratori (Sludge Plant Assessment). Contattaci per fissare un appuntamento, i nostri esperti sapranno affiancarti nell’individuare soluzioni circolari e innovative per garantire la massima efficienza nella valorizzazione dei fanghi.