Fluence Italy S.r.l. - Tecnologie per la filiera produttiva lattiero-casearia
Fluence Italy S.r.l. - Tecnologie per la filiera suinicola
VALORIZZAZIONE DI SIERO, SCOTTA E ALTRI SOTTOPRODOTTI CASEARI
Lo smaltimento di scotta, latticello e altri sottoprodotti caseari è stato trascurato negli ultimi anni, e anzi, sta diventando un problema per un numero sempre maggiore di industrie casearie, che ne limitano di fatto l’uso all’alimentazione suina o, addirittura, cercano di smaltirli non rispettando le normative ambientali.
Fluence Italy S.r.l., forte della sua trentennale esperienza nelle tecnologie di produzione del biogas, ha condotto una serie di prove pilota su questi sottoprodotti, evidenziando che, attraverso il trattamento anaerobico, possono produrre biogas con un rendimento molto elevato.
IL PROCESSO
La scotta (o latticello o altro sottoprodotto) sarà innanzitutto sottoposta a fermentazione anaerobica. A digestione avvenuta, la scotta esausta (chiamata "digestato") sarà separata nelle sue componenti solida e liquida. La parte solida del digestato, che ha un volume molto più contenuto del liquido di partenza (e quindi più facilmente gestibile) sarà smaltito in agricoltura o tramite conferimento a ditte terze (compostaggio). La parte liquida sarà invece inviata all'impianto di depurazione esistente (eventualmente potenziato per poter far fronte al maggior carico) o direttamente al collettore fognario.
Il processo di digestione anaerobica è applicabile efficacemente anche al siero. Data l’esistenza di tecnologie alternative che permettono di valorizzare opportunamente le sue componenti chimiche e migliorare la produttività del caseificio stesso, è da considerarsi come soluzione alternativa, per esempio, alla demineralizzazione o alla separazione cromatografica.
TRATTAMENTO E VALORIZZAZIONE DEI REFLUI DA MACELLI
La sostenibilità aziendale è diventata un fattore trainante nelle scelte dei clienti e l’industria delle carni e dei salumi, così come altri settori del food & beverage, dispongono di molte opzioni per implementare questo approccio. Dal punto di vista ambientale, la tecnologia Waste-to-Energy consente di ridurre l’utilizzo dei combustibili fossili e risparmiare acqua ed energia.
Le fonti degli inquinanti contenuti nei reflui provenienti dalla lavorazione delle carni sono costituite da sangue, acque di lavaggio (carcasse, pavimenti, utensili, ecc.), viscere e condensato dalle lavorazioni delle frattaglie.
Se la fabbrica comprende anche reparti per la lavorazione della carne, è necessario aggiungere le acque provenienti dalle operazioni, salatura e affumicatura delle carni. Nei casi di produzione di piatti pronti, si possono includere anche gli scarti di impanatura.
Le principali sostanze inquinanti sono quindi organiche biodegradabili (BOD, COD, N, P) e con un elevato tenore di solidi sospesi. Sono generalmente assenti sostanze tossiche.
Le problematiche del trattamento reflui nei macelli sono l’elevato consumo energetico, gli alti costi di manutenzione e la difficoltà nel trattare di reflui altamente contaminati.
Rispettare i limiti di legge per lo scarico delle acque è un obiettivo fondamentale delle aziende di lavorazione della carne e limitare la quantità di fanghi derivanti dai processi di depurazione delle acque diventa necessario per contenere i costi.
Inserendo nel processo la digestione anaerobica delle acque reflue, dei sottoprodotti e dei fanghi, si ottiene anche una riduzione dei costi di energia elettrica e termica. Il digestore anaerobico infatti, produce biogas che può essere trasformato in energia.
IL PROCESSO
Lo schema di seguito riassume il processo proposto da Fluence per il trattamento delle acque reflue e scarti di macellazione per la produzione di biogas.
Per prima cosa si separano i materiali solidi grossolani (residui di carne, pezzi di piuma, ecc…) tramite un primo sollevamento e grigliatura. In seguito, si passa alla flottazione, un'operazione che coagula le proteine ed i grassi, e le trasferisce da una fase dispersa nel refluo ad una fase semisolida chiamata "flottato". Il liquame proveniente dalla vasca di equalizzazione viene condizionato con opportuni reagenti e poi inviato in una macchina chiamata "flottatore", la quale separa il succitato flottato dal restante refluo.
La componente principale dell’impianto è costituita dalle vasche di trattamento biologico; in esse crescono dei microrganismi chiamati "fanghi attivi", i quali rimuovono gli inquinanti come il COD e l’azoto.
Più precisamente i reflui, dopo la flottazione, saranno inviati in una vasca biologica, la quale è divisa in quattro settori, due dei quali miscelati con agitatori sommersi e due provvisti di un sistema di insufflazione d’aria.
I settori non aerati sono chiamati "vasche di denitrificazione", e servono per trasformare le sostanze azotate in azoto gas (che viene rilasciato in atmosfera).
I settori aerati, chiamati "vasche di ossidazione", sono quelli in cui i fanghi attivi si cibano del COD contenuto nei reflui, rimuovendolo dall’acqua.
Le acque depurate sono separate dai fanghi attivi in un chiarificatore finale. L’acqua trattata viene rilasciata nella condotta dei reflui depurati, mentre i fanghi raccolti sul fondo del chiarificatore sono riciclati in vasca biologica.
La flottazione genera un fango che deve poi essere smaltito; poiché questo flottato è putrescibile e tende a rilasciare cattivi odori, lo smaltimento viene in genere eseguito da ditte specializzate. Esiste però la possibilità di trattare questo flottato in un digestore anaerobico; la digestione anaerobica è un processo che trasforma gran parte della materia organica contenuta nel flottato in un gas ricco di metano (il cosiddetto biogas) e che lo stabilizza, cioè gli toglie gran parte dei cattivi odori e lo rende smaltibile anche in suolo agricolo (previo ottenimento dei necessari permessi di Legge).
La digestione anaerobica riduce fortemente il quantitativo di fanghi da smaltire. A titolo di confronto, con la digestione anaerobica dovranno essere smaltiti circa 2'200 ton/anno di fanghi; in assenza di questa sezione, si produrrebbero invece oltre 7'500 ton/anno di fanghi.
BENEFICI
- Produzione “On-site” di energia rinnovabile, sotto forma di biogas;
- Accesso a forme di incentivazione come ad esempio T.E.E.
- Valorizzazione di prodotti che altrimenti hanno un valore modesto o addirittura un costo di smaltimento;
- Produzione di un digestato di buone caratteristiche agronomiche (poca ammoniaca libera, quasi tutto l’azoto è legato);
- Diminuzione della “Carbon Footprint” (Produzione di gas combustibile, risparmio di elettricità);
- Significativa riduzione dei fanghi prodotti (fino al 70% in meno rispetto ad una filiera flottatore + depuratore aerobico);
TRATTAMENTO ANAEROBICO E BIOMETANO
La digestione anaerobica è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica è degradata da microrganismi con produzione di biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano (CH4) e anidride carbonica (CO2), convertibile in energia elettrica e termica o reso adatto all’upgrading per la produzione di biometano.
In Fluence, utilizziamo la digestione anaerobica per la progettazione, costruzione e gestione di impianti waste-to-energy dedicati ad una vasta gamma di clienti industriali e municipali. Le nostre tecnologie proprietarie di trattamento anaerobico trattano acque reflue, sottoprodotti e fanghi per produrre biogas, che può essere utilizzato per produrre elettricità e energia termica.
Oltre alla trasformazione del biogas in energia elettrica e termica, Fluence offre soluzioni di pretrattamento per la purificazione del biogas e conversione in biometano.
Fluence Italy propone un sistema di desolforazione per ridurre il contenuto di idrogeno solforato del biogas e renderlo adatto al successivo upgrading per la produzione di biometano dedicato al trasporto.
L’idrogeno solforato, viene lavato con una soluzione alcalina di lavaggio e poi convertito in zolfo elementare mediante ossidazione con aria. Il biogas subisce un lavaggio in controcorrente, in una colonna a corpi di riempimento (detta scrubber). Nello scrubber l’idrogeno solforato passa dalla fase gassosa alla fase liquida, con acidificazione dell'acqua di processo. I solfuri vengono ridotti fino a 100 ppm, rendendo il biogas adatto ad essere trasformato in biometano tramite un impianto di upgrading. Grazie a questo pretrattamento, si allunga il ciclo di vita dei carboni attivi del sistema di upgrading.
Questa soluzione combina i vantaggi dell'elevata resa di rimozione dell’idrogeno solforato tipica degli scrubber, con la riduzione del 60% del consumo di soda e dei costi operativi.
TRATTAMENTO AEROBICO
I processi aerobici si avvalgono della capacità delle popolazioni microbiche naturali di abbattere la sostanza biodegradabile presente nelle acque reflue in modo da ricavare materia ed energia per i propri accrescimento e riproduzione. Si formano così aggregati o fiocchi di sostanza organica e microorganismi che possono sedimentare rapidamente.
Uno dei più comuni e affidabili processi di depurazione aerobica è il sistema a fanghi attivi, con rimozione del carbonio e nutrienti (in primo luogo: azoto e fosforo), o noto anche come processo di nitrificazione-denitrificazione.
FLOTTAZIONE
La flottazione è un sistema di separazione solido- liquido attraverso l’introduzione di finissime bolle d’aria, le quali favoriscono ed accelerano la risalita in superficie dei solidi, degli oli e grassi presenti nell’acqua da trattare. Queste bolle aderiscono alle sostanze estranee riducendo la loro densità apparente e le trascinano in superficie.
La produzione delle bolle è ottenuta saturando con aria in pressione una parte del fluido ricircolato dalla coda dell’impianto; tale flusso è re-immesso a pressione atmosferica in testa all’impianto ove si avrà la formazione della nube di bollicine.
Nella fase iniziale del processo sono previsti dosaggi di coagulante e flocculante per facilitare la rimozione dei solidi sospesi e delle particelle colloidali.
DEMINERALIZZAZIONE DEL SIERO
Il siero contiene, oltre alle proteine, lattosio e sali minerali che possono essere recuperati e trasformati in sostanze ad alto valore aggiunto.
Il processo di demineralizzazione mira a conservare il lattosio e le proteine del siero diminuendo la carica minerale (fino a -90%). E’ basato sulle resine a scambio ionico, ossia sostanze organiche insolubili in grado di scambiare i propri ioni con altri ioni aventi la stessa carica e contenuti nella soluzione in cui sono immersi.
ll siero demineralizzato, successivamente cristallizzato ed essiccato, è ampiamente usato come ingrediente di base nell’alimentazione dei bambini, sostitutivo del latte materno, ed è impiegato come materia prima per diversi prodotti alimentari e nell’industria farmaceutica.
SEPARAZIONE CROMATOGRAFICA DEL PERMEATO DI SIERO
La separazione cromatografica è un processo innovativo in grado di ridurre al minimo la salinità del permeato massimizzando il recupero e la qualità del lattosio.
La tecnologia sviluppata da Fluence Italy S.r.l. si basa sul sistema cromatografico ISMB (Improved Simulated Moving Bed), che oltre a garantire una continuità nel processo, diminuisce notevolmente il consumo d’acqua, non utilizza agenti chimici e riduce il contenuto salino del materiale di partenza di oltre il 90%.
TECNICHE DI POTABILIZZAZIONE
L’acqua dolce destinata ad uso potabile proviene da bacini superficiali e/o profondi.
Le principali problematiche delle acque superficiali sono legate alla presenza di torbidità, di microinquinanti e di elevata carica batterica.
I processi di potabilizzazione da adottare in questo caso devono fornire acqua con caratteristiche fisico-chimico-batteriologiche imposte dalle normative vigenti. I principali sono:
- Filtrazione su sabbia
- Filtrazione su carbone attivo
L’inquinamento delle falde acquifere è dovuto a sostanze come ammoniaca, idrogeno solforato e metano, ferro, manganese, acido carbonico e sostanze umiche.
Per la rimozione di queste sostanze Fluence Italy S.r.l. ha sviluppato la tecnica della filtrazione biologica.
Infine, sia in acque profonde che superficiali è possibile la presenza di Arsenico, la cui concentrazione ammessa nell’acqua potabile, a livello europeo, è 10 μg/lt. Fluence Italy S.r.l. impiega attualmente due diverse tecnologie:
- Processo brevettato con resine anioniche rigenerate con salamoia
- Processo a resine ibride
DEMINERALIZZAZIONE ACQUE DI PROCESSO
L’acqua prelevata dalle falde e dalle sorgenti contiene disciolte sostanze di varia natura, la maggior parte delle quali sono sali di calcio, magnesio, sodio e potassio, che determinano la “salinità dell’acqua”, la quale può provocare seri inconvenienti, come corrosione e incrostazioni, provocando ostruzioni e perdite di rendimento nelle caldaie a vapore e negli scambiatori di calore.
Quindi per assicurarsi la produzione di un’acqua di processo di qualità è necessario eliminarne, totalmente o parzialmente, i sali disciolti, attraverso un processo di demineralizzazione, che può effettuato tramite:
- Resine a scambio ionico
- Membrane osmotiche (osmosi inversa)