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Produrre energia dalla depurazione delle acque reflue

Progetto europeo SOFCOM: grazie ad una cella a combustibile ad alta efficienza la depurazione diventa risorsa

Sono stati presentati nei giorni scorsi i risultati  del progetto SOFCOM, finanziato dalla Commissione Europea nell'ambito del VII Programma Quadro, che comprende 10 partner europei accademici e aziendali di 7 paesi, di cui il Politecnico di Torino è capofila. L’obiettivo del progetto lanciato nel 2011 è quello di produrre energia dalla depurazione delle acque di scarico.
Il procedimento messo a punto  permetterà di ottenere energia elettrica e calore, caratteristica di un sistema cogenerativo, ma anche acqua pulita e il ri-fissaggio del contenuto di Carbonio del combustibile primario (biogas) in forma di biomassa (alghe) che può essere reimpiegata.

Nei giorni scorsi è stato presentato un prototipo che - spiega Massimo Santarelli, docente del Dipartimento Energia del Politecnico di Torino e coordinatore del progetto – “prevede la realizzazione di un sistema energetico integrato basato sull’utilizzo di combustibili rinnovabili (biogas da digestione anaerobica e syngas da gassificazione di biomassa) in generatori elettrochimici ad alta efficienza organizzati in configurazione poli-generativa, con recupero completo della CO2 e riutilizzo del Carbonio”.

La parola SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) è riferita alla particolare tecnologia di celle a combustibile impiegata, ovvero le celle a combustibile ad ossidi solidi che funzionano a circa 800°C e che possono essere alimentate anche direttamente a gas metano o a biogas (come nel progetto SOFCOM). Le SOFC rappresentano la tecnologia più efficiente tra le varie tipologie di fuel cell disponibili.

Il cuore del sistema è costituito infatti dalla cella combustibile a ossidi solidi che lavora ad alta temperatura e trasforma il biogas, prodotto dal processo bio-chimico finalizzato alla depurazione dalle acque di scarico che confluiscono nei depuratori, in energia elettrica attraverso un procedimento elettrochimico a efficienza maggiore rispetto a quelli tradizionali basati su una macchina termica. Partendo dal biogas - un combustibile rinnovabile - si procede alla separazione dello zolfo e di altri contaminanti, per poi avviare la reazione negli elettrodi di cella che permette di produrre energia elettrica ad alta efficienza (fino al 50% quando di solito a pari condizioni di taglia una macchina termica si attesta intorno al 30-35%). Il sistema è cogenerativo, in quanto consente inoltre il parziale recupero del calore prodotto dalla cella.

Il progetto SOFCOM prevede l’applicazione di questa cella ad altissima efficienza agli impianti di trattamento delle acque. Il prototipo torinese infatti è installato in uno di questi impianti, fra i più grandi d’Europa, che comportano flussi di acqua ricche di nitrati e fosfati. Questi flussi di acqua vengono ripuliti con il passaggio in un foto-bio-reattore in cui si effettua la crescita di colture di alghe, che si nutrono di CO2 recuperata dal processo oltre che di nitrati e fosfati.

Questo ultimo passaggio completa il processo, che parte da un combustibile rinnovabile come il biogas, produce energia elettrica di alta efficienza, permette il recupero del calore e utilizza la CO2 per il trattamento delle acque. 

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