LIFE Environment and Resource Efficiency
Progetto n. LIFE16 ENV/IT/000486
Data di inizio: 1 Ottobre 2017
Data di fine: 31 Marzo 2021
Budget di progetto: € 1.267.708
Contributo UE: € 760.624

Sviluppo di uno strumento innovativo per valutare e minimizzare i contributi diretti e indiretti della carbonfoot print prodotta dalle vasche di ossidazione degli impianti di depurazione

Ruoli

UNIFI

Italia

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Coordinatore del progetto, esperto in sperimentazioni sui processi biologici del trattamento delle acque reflue, sia su scala di laboratorio che su scala reale. Responsabile della gestione, disseminazione, networking e della valutazione dell’impatto ambientale del progetto.

UGent

Belgio

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Partner di progetto, esperto in modellistica dei processi biologici e sviluppatore del protocollo. Collaboratore nella disseminazione dei risultati scientifici e responsabile per il networking nei paesi del Nord Europa.

CUOIODEPUR

Italia

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Partner di progetto, gestore dell’impianto di depurazione su cui testare il prototipo. Responsabile dell’attività sperimentale sull’impianto e dell’attività di disseminazione e networking con il settore industriale.

UTILITATIS

Italia

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Partner di progetto, responsabile della ricognizione dei dati tecnici e gestionali degli impianti di depurazione italiani e della valutazione dell’impatto socio-economico del progetto. Responsabile dell’attività di disseminazione e networking con i gestori del servizio idrico integrato e della realizzazione degli strumenti di comunicazione con gli stakeholder.

WEST SYSTEMS

Italia

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Partner di progetto, esperto in automazione e controllo. Responsabile della progettazione e della realizzazione del prototipo, del business plan del progetto e dello sviluppo dei suoi aspetti commerciali. Responsabile dell’attività di disseminazione e networking con le aziende fornitrici di tecnologie per il monitoraggio ambientale.

Il contesto

Gli impianti di depurazione delle acque reflue sono caratterizzati da un elevato consumo di energia, in gran parte dovuto ai sistemi di aerazione delle vasche di ossidazione.

I processi aerobici a fanghi attivi sono la tecnologia più utilizzata per il trattamento delle acque reflue. In tale tecnologia, l’ottimizzazione del processo di trasferimento dell’ossigeno (OTE) può dunque ridurre in modo significativo i costi energetici e la carbonfoot print (CFP).
Il principale limite nell’implementazione di strategie di controllo per migliorare l’efficienza dei sistemi di aerazione è la mancanza di una conoscenza approfondita del processo di trasferimento dell’ossigeno, dell’efficienza dei sistemi di aerazione e dei potenziali risparmi in termini di energia ed emissione dei gas serra (GHG).
L’efficienza dei sistemi di aerazione dipende sia dall’efficienza dei suoi componenti che dalle caratteristiche operative dell’impianto, entrambi fenomeni dinamici che rendono le stime poco accurate. Pertanto, un corretto monitoraggio in situ dell’efficienza del trasferimento di ossigeno e della produzione diretta e indiretta di GHG è essenziale per valutare la migliore gestione del processo di aerazione, per la riduzione dei consumi energetici e la minimizzazione della carbonfoot print.

Gli obiettivi

L'obiettivo principale del progetto LESSWATT è lo sviluppo di uno strumento innovativo per valutare e minimizzare i contributi diretti e indiretti della carbonfoot print prodotta dalle vasche di ossidazione degli impianti di depurazione.

Questo strumento è composto da un prototipo (LESSDRONE) per il monitoraggio in condizioni operative dell’efficienza di trasferimento dell’ossigeno e da un protocollo che utilizza le complesse informazioni di processo raccolte per tradurle in azioni volte a minimizzare la CFP degli impianti e il loro consumo energetico.
La riduzione dei costi energetici e delle emissioni di gas serra, nel rispetto dei limiti di qualità degli effluenti, migliorerà la sostenibilità ambientale ed economica degli impianti di depurazione, riducendo anche i costi per il servizio agli utenti sia domestici che industriali.
La funzionalità e la versatilità della tecnologia proposta rappresentano un aspetto cruciale per garantire la sua futura trasferibilità ad altri impianti di depurazione che lavorano in differenti contesti operativi.

La tecnologia innovativa

LESSDRONE è un dispositivo automatico, wireless e in grado di muoversi autonomamente, capace di misurare l'efficienza del trasferimento di ossigeno e le emissioni di gas serra delle vasche di ossidazione.

Il principio utilizzato per la misura dell’OTE si basa sul confronto tra il contenuto di ossigeno in aria ambiente e quello nell’off-gas della vasca di ossidazione.
LESSDRONE rappresenta un’evoluzione rispetto al metodo convenzionale off-gas poiché è in grado di acquisire un numero maggiore di informazioni sul processo di aerazione, fornendo importanti indicazioni sulla produzione di gas serra e sullo sviluppo di idonee strategie per la riduzione della carbonfoot print degli impianti.
LESSDRONE sarà dotato di una nuova strumentazione che amplierà lo spettro delle variabili misurate al monitoraggio dei gas serra. Tutta la strumentazione sarà a bordo, agevolando la manovrabilità e facilitando l’automazione del prototipo.
LESSDRONE consentirà di monitorare l’intera superficie della vasca di aerazione, ridurre la presenza del personale necessario per le misure e monitorare l’efficienza del trasferimento dell’ossigeno e la produzione di gas serra in qualunque fascia oraria. La tecnologia proposta prevede l’implementazione di un protocollo basato su modelli che, integrando i dati del LESSDRONE con gli input esterni e le informazioni sul processo, identifica le azioni da mettere in atto per garantire la minimizzazione della carbonfoot print del comparto di aerazione.
La versatilità dello strumento permetterà la sua applicazione a tutti gli impianti di depurazioni dotati di sistemi di aerazione diffusa.

La strategia

La nuova tecnologia sarà sviluppata presso il depuratore di CUOIODEPUR situato nel Comune di S.Miniato (PI), in uno dei più importanti distretti conciari europei.

La complessità del refluo trattato e della configurazione impiantistica rende CUOIODEPUR un impianto ideale per testare la nuova tecnologia e renderla il più versatile possibile.
Durante il progetto, il prototipo sarà testato e ottimizzato in 5 impianti di depurazione europei, di cui 3 italiani (S.Colombano in Toscana, Sestri Ponente in Liguria e Roma est nel Lazio) e 2 nord-europei (Eindhoven e Tillburg nei Paesi Bassi). Ciò permetterà di confrontarsi con tecnologie impiantistiche e gestionali molto diversificate permettendo di realizzare un protocollo applicabile a una vasta gamma di tecnologie e condizioni operative garantendone la trasferibilità.
I risultati del progetto saranno condivisi anche con altri settori industriali (petrolchimico, tessile, cartario, agro-alimentare, ecc.) che potranno così beneficiare della tecnologia proposta per un uso più efficiente dell’energia nel trattamento delle acque reflue.

Azioni e cronoprogramma

A. Azioni preparatorie

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A1. Caratterizzazione dell’impianto test
A2. Ricognizione degli impianti di depurazione italiani e del Be.Ne.Lux.

B. Azioni di implementazione

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B1. Progettazione, costruzione ed ottimizzazione del prototipo LESSDRONE
B2. Test con il prototipo LESSDRONE
B3. Sviluppo della procedura di monitoraggio degli off-gas con il LESSDRONE
B4. Sviluppo di un protocollo per la riduzione del consumo di energia e delle emissioni di gas serra
B5. Applicazione del protocollo negli impianti selezionati

Layer

C. Monitoraggio dell’impatto del progetto

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C1. Valutazione dell’impatto tecnico ed ambientale del progetto
C2. Valutazione dell’impatto socio-economico del progetto

D. Sensibilizzazione del pubblico e diffusione dei risultati

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D1. Disseminazione
D2. Networking

E. Gestione del progetto

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E1. Gestione
E2. Indicatori e monitoraggio del progetto
E3. After Life Plan