Da problema a risorsa: le sfide e le soluzioni del trattamento fanghi

Con il termine “fanghi” intendiamo i residui semi-solidi che si formano dopo il processo di depurazione delle acque reflue e che possono contenere sostanze inquinanti (fra cui ad esempio metalli pesanti) e microrganismi patogeni. 

Ogni anno a livello globale vengono prodotte oltre 330 milioni di tonnellate di fanghi di depurazione delle acque reflue urbane e industriali, e solo nell'Unione Europea si stima una produzione annua di oltre 10 milioni di tonnellate di sostanza secca di fanghi. Gestire e trattare correttamente questi enormi volumi di residui è una sfida cruciale per proteggere l'ambiente e la salute pubblica, nonché per garantire un'efficiente gestione delle risorse.

Cos'è il trattamento fanghi e quali problematiche comporta?

Il trattamento dei fanghi è un processo complesso che mira a ridurre il volume, stabilizzare la materia organica e rimuovere gli agenti patogeni presenti nei fanghi. Questo processo può essere suddiviso in diverse fasi: ispessimento, stabilizzazione, disidratazione ed eventualmente un ulteriore trattamento (ad esempio essiccamento o incenerimento).

Essendo un processo complesso, il trattamento dei fanghi comporta diverse sfide e problematiche, tra cui:

• Impatto ambientale: I fanghi possono contenere sostanze inquinanti e microrganismi patogeni che, se non trattati correttamente, possono causare danni all'ambiente e alla salute pubblica. Se non trattati in modo adeguato, i fanghi possono rilasciare sostanze inquinanti tossiche come metalli pesanti, composti organici persistenti e microrganismi patogeni nell'ambiente circostante. Questo può causare gravi danni come l'inquinamento delle falde acquifere, dei corsi d'acqua superficiali, del suolo e dell'aria, con conseguenti rischi per gli ecosistemi naturali e la salute umana.
• Costi elevati: Il trattamento dei fanghi richiede investimenti significativi in impianti e tecnologie, nonché costi operativi elevati per il personale, l'energia e i prodotti chimici necessari.
• Gestione dei sottoprodotti: Il trattamento dei fanghi genera sottoprodotti, come i biosolidi, che devono essere gestiti in modo appropriato per evitare ulteriori conseguenze ambientali.

Soluzioni e tecnologie 

Come abbiamo accennato, il primo step fondamentale è l'ispessimento dei fanghi, che permette di ridurne il volume rimuovendo parte dell'acqua in eccesso. Questo processo può avvenire per gravità o per flottazione, tipicamente tramite l'aggiunta di particolari sostanze (polielettroliti) che favoriscono la riduzione della frazione acquosa.

A seguire, i fanghi possono essere sottoposti a processi di stabilizzazione come la digestione anaerobica o aerobica. La digestione anaerobica è un processo biologico che avviene in assenza di ossigeno e consente di ridurre ulteriormente il volume dei fanghi mediante la biodegradazione della frazione organica contenuta nel fango, producendo al contempo biogas (metano) che può essere recuperato come fonte di energia rinnovabile. La digestione aerobica, invece, sfrutta l'azione di microrganismi che necessitano di ossigeno per degradare la sostanza organica presente.

Successivamente, i fanghi stabilizzati devono essere disidratati, che può avvenire in modo naturale su appositi letti di essiccamento o meccanicamente utilizzando macchine specifiche quali ad esempio centrifughe, filtropresse o nastropresse. A questo punto i fanghi possono essere sottoposti a trattamenti termici come l'essiccamento termico vero e proprio o l'incenerimento per ottenere un prodotto solido, ovvero con contenuto ancora inferiore di acqua, più stabile e igienizzato.

In alternativa o in aggiunta, si possono applicare trattamenti chimici come l'uso di calce, l'ossidazione avanzata, la stabilizzazione alcalina e altri processi mirati a igienizzare e stabilizzare chimicamente i fanghi.

Infine, tecnologie innovative come la gassificazione, la pirolisi e il recupero di fosforo e altri nutrienti consentono di valorizzare i fanghi come fonte di materia prima e/o energia.

La scelta delle tecnologie più adatte dipende da diversi fattori come le caratteristiche dei fanghi, i vincoli economici, le normative vigenti e le esigenze specifiche dell'impianto. Spesso si utilizzano trattamenti combinati per ottimizzare i risultati in termini di efficienza, costi e sostenibilità ambientale.

Trasformazione ecologica a Lille: l'impianto Ovilléo 

Nel 2010, l’autorità metropolitana di Lille ha assegnato a Veolia un progetto per la progettazione, costruzione e gestione dell’impianto Ovilléo, un vecchio impianto di trattamento delle acque reflue, risalente agli anni Sessanta, che avrebbe dovuto essere potenziato per arrivare ad una capacità di 620.000 abitanti equivalenti. 

Nonostante non si trattasse di un compito semplice, Veolia ha messo a disposizione tutte le risorse possibili per trasformare un impianto datato e poco efficiente in un impianto innovativo, affidabile e sostenibile. 

All'interno dell'impianto, che tratta sia le acque reflue municipali che le acque piovane, vengono utilizzate diverse tecnologie del Gruppo Veolia. In particolare, il processo di trattamento fanghi sfrutta la tecnologia di idrolisi termica continua Exelys™, che consente una riduzione significativa del volume di fanghi prodotti, aumentando al contempo la produzione di biogas rispetto ad una digestione anaerobica convenzionale. I fanghi vengono poi riutilizzati dall'industria locale dopo essere stati essiccati in un apposito essiccatore a nastro (tecnologia BioCon™).

Grazie alla combinazione delle tecnologie di Veolia, l’impianto Ovilléo ha potuto ridurre la sua impronta di carbonio e aumentare la sua autosufficienza energetica, minimizzando di conseguenza il suo impatto ambientale. 

Conclusioni

Il trattamento dei fanghi rappresenta una sfida complessa per gli impianti di depurazione, ma allo stesso tempo offre opportunità per trasformare questi residui da problema a risorsa preziosa. Come dimostrato dal caso studio dell'impianto di Ovilléo, l'integrazione di diverse tecnologie permette di valorizzarli al massimo.

Si tratta di un settore in costante evoluzione, con nuove tecnologie sempre più performanti. Si stanno studiando processi innovativi come i reattori a membrane per ottimizzare la digestione anaerobica, tecniche di gassificazione e pirolisi a basse emissioni, e metodi avanzati di recupero di nutrienti e materie prime dai fanghi. L'obiettivo è quello di riuscire a realizzare impianti a zero rifiuti e completamente circolari.

Veolia Water Technologies ha già dimostrato la sua leadership in questo settore, sviluppando soluzioni che coniugano efficienza e rispetto per l’ambiente, e continuerà a lavorare per lo sviluppo di tecnologie di trattamento fanghi al fine di perseguire gli obiettivi cardine di sostenibilità ambientale ed economica.