Energie rinnovabili dai rifiuti: la ricerca italiana è da Re-Cord

Indice degli argomenti:

• Consorzio RE-CORD: da spin-off a centro R&D d’importanza nazionale
• Ricerca applicata: la scienza in aiuto all’industria
• Energie rinnovabili da rifiuti: pirolisi
• Bioenergia, agricoltura, biocarburanti: i progetti di Re-Cord

Generare energie rinnovabili dai rifiuti non solo è possibile ma anche necessario. Solo dalla frazione umida organica si producono 5 milioni di tonnellate l’anno e costa annualmente circa 210 euro a tonnellata tra raccolta e smaltimento. Significa più di 1 miliardo di euro. E poi c’è la biomassa legnosa, la frazione residuale agricola, i rifiuti. Cosa fare di questi e altri rifiuti è un fattore fondamentale tanto più oggi che sappiamo quanto ci sia bisogno di riutilizzare lo scarto, evitando che venga disperso o generi altro inquinamento. È una logica di risparmio e di economia circolare.

Per rendere i rifiuti risorse serve la tecnologia e la ricerca. Quella di cui è dotato RE-CORD. Acronimo di Renewable Energy Consortium for Research and Demonstration, il centro di ricerca italiano specializzato nella bioeconomia e nelle energie rinnovabili, partecipato dall’Università di Firenze, è uno dei fiori all’occhiello della ricerca applicata. Attualmente è impegnato su 16 progetti, nazionali e internazionali, ed è attivo su 6 progetti Horizon 2020, due dei quali come coordinatore.

Vanta collaborazioni tanto con enti istituzionali di livello, quale lo statunitense NREL (National Renewable Energy Laboratory), quanto con realtà industriali come ENI.

Tra i soci RE-CORD sono appena entrati a far parte il Politecnico di Torino e la multiutility Consiag, che allargano così la partnership di cui già fa parte, tra le altre, Novamont.

Oggi il consorzio toscano sta lavorando su vari progetti specializzati in trattamenti quali pirolisi, produzione di biocarburanti, e ha acquisito grande esperienza su carbonizzazione idroterma (HTC) e liquefazione idroterma (HTL), importanti per trasformare i rifiuti in energia. Studia, per esempio, come impiegare le alghe tanto quanto l’olio da cucina esausto, sperimentando processi di produzione che valorizzino la lignina quale precursore di carburanti per l’aviazione.

Consorzio RE-CORD: da spin-off a centro R&D d’importanza nazionale

RE-CORD è nato nel 2010 su impulso dell’Università di Firenze. È un Ente di Ricerca no-profit impegnato in diverse attività che spaziano dall’economia circolare alla chimica verde fino alle bioenergie. Il lab conta su strumentazioni per circa 2 milioni di euro e qualcosa di più nel reparto impianti dimostrativi. Il fatturato è di circa 1,5 milioni di euro e collaborano al Centro 25 ricercatori.

«L’aspetto più caratterizzante dell’attività di RE-CORD è disporre contemporaneamente di un laboratorio d’avanguardia e di impianti dimostrativi. Grazie al primo si occupa dell’analisi della materia prima in entrata degli impianti tanto quanto del prodotto in uscita», spiega il Ceo, Stefano Santarelli. «Re-Cord è inoltre in grado di effettuare prove e test anche a livello di laboratorio sia su pirolisi (lenta, intermedia veloce), sia su HTC che su HTL». Sulla liquefazione idroterma Re-Cord dispone di uno dei pochi impianti dimostrativi a livello europeo.

«Quello che però ci distingue è la parte dell’area sperimentale, dove sono presenti impianti dimostrativi che lavorano quasi su scala industriale: il più imponente garantisce una produzione massima di 100 kg/ora».

Tanto per comprendere meglio: HTL consiste nella conversione di materiale organico in acqua calda compressa o in una soluzione acquosa. È un processo che consente di trasformare in carburante la frazione umida dei rifiuti. L’HTC, invece, è un processo termochimico per la conversione di biomasse a condizioni relativamente basse di temperatura e pressione in presenza di acqua.

«Lavoriamo anche sulla condensazione frazionata dei vapori di pirolisi, ed abbiamo maturato una notevole esperienza sui biocarburanti da aviazione, su cui il nostro centro ha in corso un importante progetto Horizon 2020 oltre a nazionali anche col ministero italiano della Difesa», aggiunge Santarelli.

Ricerca applicata: la scienza in aiuto all’industria

RE-CORD svolge ricerca applicata, anello di congiunzione tra ricerca e industria, facendo trasferimento tecnologico. «Negli anni si sono rivolte a noi per testare progetti e prodotti almeno un centinaio di aziende – illustra Santarelli – Oggi 40 imprese stanno collaborando con noi per risolvere problemi di difficile soluzione, qual è lo smaltimento dei rifiuti, trasformandoli in materia prima seconda per poi essere riconvertiti in prodotti a valore commerciale».

I benefici sono diversi: dal notevole risparmio di evitare lo smaltimento, al recupero di materia per essere riutilizzato nel processo produttivo. Pensiamo, per esempio, ai fanghi di depurazione, la cui produzione annua in Italia raggiunge 3 milioni di tonnellate. Fanghi e altre biomasse, come cippato, frazione umida dell’organico, deiezioni ecc. hanno un elevato valore energetico, ma anche una grande quantità d’acqua. Il loro trattamento è essenziale per essere poi impiegati in applicazioni di conversione energetica.

Dalla sua fondazione a oggi, RE-CORD ha registrato una crescita costante nelle aree in cui sta conducendo attività di ricerca sviluppo, che comprende l’ingegnerizzazione della coltivazione delle microalghe per esempio, l’uso di biocarburanti e bioliquidi in motori primi, la valutazione delle prestazioni di gassificatori di biomassa su piccola scala.

Energie rinnovabili da rifiuti: pirolisi

Una delle tecnologie su cui vanta una certa esperienza e competenza è la pirolisi. Si tratta di un processo di decomposizione termochimica di materiali organici, ottenuto mediante l’applicazione di calore e in pressoché completa assenza di ossigeno. «Essa consente di sviluppare attività a temperature molto più basse della combustione e in assenza di ossigeno, molto più controllato e con la possibilità di gestire al meglio le emissioni», specifica il CEO di RE-CORD. Prodotto della pirolisi è il biochar, un ammendante capace di migliorare sensibilmente le caratteristiche del terreno, elevando la ritenzione idrica e migliorando la fertilità, apportando carbonio nel terreno.

Quindi è un sistema di fissazione della CO2, utile nel processo carbon negative. «Questo apre a molte opportunità sui terreni marginali, quelli cioè sottoposti alle pressioni dovute a desertificazione o sovra utilizzo e quindi impoverimento. Ci sono vari studi che mostrano come opportune dosi di biochar rendano questi terreni utilizzabili, potendo pensare a colture dedicate, per usi energetici senza per questo sottrarne a impieghi agro-alimentari e poi successivamente, con adeguata rotazione, diventando parte dei terreni per colture agrofood», sottolinea Santarelli. Da questo prodotto si possono usare per carboni attivi, ma anche recuperare metalli e altre materie prime critiche, in piena applicazione del concetto di economia circolare.

Ma la pirolisi permette di generare energie rinnovabili dai rifiuti. Partendo da matrici di origine organica, questa tecnologia consente di produrre biocombustibili (biofuel) e gas di sintesi (syngas).

Bioenergia, agricoltura, biocarburanti: i progetti di Re-Cord

RE-CORD, come detto, è coinvolta in vari progetti. Tra questi, c’è MUSIC, finanziato con 3 milioni di euro in ambito Horizon 2020, nato per facilitare la diffusione sul mercato dei vettori bioenergetici intermedi (IBC), biomasse già processate per avere un contenuto energetico più concentrato, analogo a quello dei tradizionali combustibili fossili. Gli IBC contribuiscono al fabbisogno energetico, riducendo i gas serra come alternativa rinnovabile ai combustibili fossili in Europa.

Altro progetto H2020 (per cui sono stati stanziati più di 5,8 milioni di euro) in cui è attivo Re-Cord è Heat-to-Fuel. Scopo del progetto è contribuire alla creazione delle tecnologie di nuova generazione per produrre biocarburanti a sostegno della de-carbonizzazione del settore dei trasporti.

Ci sono poi progetti di livello nazionale, anzi territoriale, come GO-CARD, che ruota intorno all’utilizzo, in due aree specifiche della Toscana, di una coltura a basso impatto ambientale, come il cardo. Ciò permette di sostenere e integrare il reddito degli agricoltori, specialmente in aree dove le colture tradizionali non sono più redditizie e i terreni vengono progressivamente abbandonati. Grazie a questo progetto in particolare, la coltivazione del cardo permette di produrre olio per originare bioprodotti, come bioplastiche per esempio.

Infine, citiamo anche il progetto che intende definire un sistema di gestione sostenibile delle alghe infestanti della laguna toscana di Orbetello (Grosseto). Anziché trattarle come rifiuto speciale da smaltire in discarica, vengono considerate biomassa utile da cui estrarre molteplici prodotti a valore aggiunto per il settore farmaceutico, nutraceutico, cosmetico, cartario e agricolo.

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