Trasformare i rifiuti urbani in nuovi bioprodotti
I rifiuti solidi urbani sono i materiali di scarto misti e separati che le autorità locali raccolgono dai nuclei familiari e dai rivenditori al dettaglio, tra cui figurano carta, cartone, vetro, metalli, plastica, biorifiuti, legno, tessuti e imballaggi. Nel 2021, all’interno dell’Unione europea sono stati generati 530 kg di rifiuti urbani pro capite, il 49 % dei quali è stato riciclato. Secondo la Banca mondiale, la quantità di rifiuti solidi urbani aumenterà entro il 2050 dagli attuali 2,01 ai 3,40 miliardi di tonnellate a livello globale, il che costituirebbe un incremento di percentuale superiore al doppio di quello previsto per la crescita della popolazione mondiale nello stesso periodo. «Sebbene questa situazione comporti dei gravi problemi, essa offre anche un’opportunità per l’economia circolare, a condizione di essere in grado di rivalorizzare questi materiali», dichiara Caterina Coll, coordinatrice del progetto URBIOFIN, che ha ricevuto finanziamenti dall’impresa comune Bioindustrie, un partenariato pubblico-privato tra l’UE e l’industria. URBIOFIN ha rivolto il proprio interesse al contenuto organico dei rifiuti solidi urbani, noto come frazione organica degli stessi (OFMSW, organic fraction of municipal solid waste), che in base ai calcoli di uno studio equivarrebbe al 46 %. Tale frazione è principalmente composta da carboidrati, proteine e lipidi provenienti da scarti alimentari, nonché da rifiuti biodegradabili originati in giardini e parchi, tutte materie prime utili per la fabbricazione di preziosi bioprodotti. URBIOFIN ha sviluppato un modello di prova di concetto per una bioraffineria urbana come alternativa più sostenibile alle attuali pratiche di trattamento della OFMSW. «URBIOFIN ha dimostrato la fattibilità a livello tecnologico, economico e ambientale di cui è dotata la conversione degli elementi organici dei rifiuti solidi in elementi costitutivi chimici, biopolimeri e additivi», aggiunge Coll, amministratrice delegata dell’azienda che ha ospitato il progetto, PERSEO Biotechnology.
Una bioraffineria modulare
URBIOFIN ha posto al centro del progetto una bioraffineria, suddivisa in tre moduli interconnessi. Nel primo modulo vengono prodotti bioetanolo e bioetilene a partire dall’OFMSW. La borlanda, un sottoprodotto originato dalla fabbricazione di bioetanolo, viene quindi inviato al secondo modulo insieme all’OFMSW restante, dove vengono realizzati poliesteri naturali chiamati poliidrossialcanoati (PHA, polyhydroxyalkanoate) a partire da acidi grassi volatili (AGV). Queste sostanze possono a questo punto essere convertite in beni di consumo a base di biopolimeri. Il terzo modulo riqualifica il biogas del secondo modulo trasformandolo in biometano o biomassa di PHA. Le microalghe generate vengono idrolizzate producendo un fertilizzante liquido ricco di amminoacidi, mentre il digestato può essere trasformato in biofertilizzante a granuli solidi secchi.
Tempo di collaudi
Il concetto di bioraffineria è stato inizialmente testato in laboratorio e su scala pilota prima di essere dimostrato in tre siti spagnoli su scala semi-industriale. Il primo modulo è stato implementato nell’impianto biotecnologico di PERSEO a L’Alcudia, nella comunità autonoma di Valencia; il secondo e il terzo nel centro di innovazione di Urbaser, a Saragozza, mentre la produzione di PHA è stata effettuata nella bioraffineria di CLaMber a Puertollano, nella comunità autonoma di Castiglia-La Mancia. «Abbiamo migliorato il processo di produzione del bioetanolo derivato dall’OFMSW, riducendo considerevolmente i costi operativi; per di più, abbiamo dimostrato su scala semi-industriale la conversione catalitica del bioetanolo in bioetilene», osserva Coll. Il team ha inoltre convertito l’OFMSW in AGV mediante l’utilizzo di un sistema di digestione anaerobica a due fasi, producendo biopolimeri PHA successivamente impiegati dal progetto per realizzare buste, imballaggi e pellicole a uso agricolo (che incoraggiano la crescita delle piante creando un effetto serra). Inoltre, il biogas derivato dall’OFMSW è stato valorizzato grazie alla sua trasformazione in biometano mediante il ricorso alla tecnologia a microalghe, generando granuli secchi solidi e fertilizzanti liquidi a partire dai sottoprodotti originati dai processi delle microalghe.
Uno stimolo biologico all’economia circolare dell’UE
URBIOFIN contribuisce direttamente alla nuova direttiva quadro sui rifiuti dell’UE incrementando la valorizzazione dei rifiuti urbani, riducendo la quantità di scarti che finisce in discarica o negli inceneritori e sostenendo al contempo il Green Deal dell’Unione europea. Più in generale, la creazione di nuovi bioprodotti derivati da rifiuti contribuisce alla trasformazione in un’economia più circolare. Il passo successivo per il team è quello di di portare la bioraffineria urbana a un livello industriale, prima nel suo genere. «La modularità della nostra bioraffineria consente di replicarla in parte, oppure per intero. Abbiamo già attirato l’interesse di alcuni potenziali clienti alla ricerca di un’alternativa all’attuale gestione dell’OFMSW basata sulla digestione o sul compostaggio», conclude Coll.
Parole chiave
URBIOFIN, rifiuti urbani, riciclaggio, bioraffineria, materie prime, biopolimeri, bioetanolo, fertilizzante, Green Deal, microalghe, bioetilene
