Soluzioni per l’uso efficiente delle risorse per dare impulso all’industria europea
I processi industriali in settori come la ceramica, la chimica e la produzione di acciaio sono caratterizzati da un grande consumo di energia termica, da un’elevata richiesta di acqua e da notevoli flussi di rifiuti. Ciò li rende obiettivi chiave per l’innovazione tecnologica nella transizione verso un’economia circolare. «La produzione di piastrelle di ceramica, ad esempio, fa largo uso di essiccatoi a spruzzo e forni alimentati a gas naturale, che rappresentano una quota importante del consumo di energia termica», spiega il coordinatore del progetto iWAYS(si apre in una nuova finestra) Luca Montorsi della Università di Modena e Reggio Emilia(si apre in una nuova finestra) in Italia. «Allo stesso modo, gli impianti industriali spesso scaricano acque reflue contenenti risorse preziose o che richiedono un trattamento costoso prima dello smaltimento. Queste pratiche rappresentano un’opportunità mancata per il recupero delle risorse e la circolarità».
Gestione circolare delle risorse industriali
Il progetto iWAYS ha cercato di risolvere questo problema sviluppando e dimostrando tecnologie integrate per la gestione circolare delle risorse industriali. Al centro del progetto c’erano tre pilastri tecnologici, il primo dei quali era il recupero di calore. Un economizzatore a condensazione a tubi di calore (HPCE) è stato utilizzato per riutilizzare il calore all’interno del processo industriale, riducendo così il consumo di combustibile. Il team del progetto ha anche sviluppato sistemi di trattamento delle acque reflue modulari e adattabili. Questi sistemi incorporano combinazioni di unità di trattamento come l’ultrafiltrazione, la nanofiltrazione, la flottazione ad aria disciolta, la distillazione a membrana e la nanofiltrazione fotocatalitica. Una terza importante innovazione ha riguardato il monitoraggio dei dati digitali e i sistemi di supporto alle decisioni. Queste tecnologie integrate sono state poi convalidate attraverso tre casi di dimostrazione industriale su larga scala che rappresentano diversi settori industriali: un impianto di produzione di piastrelle di ceramica, un impianto di lavorazione chimica e un impianto di produzione di acciaio.
Raggiungere l’efficienza dei processi
Il progetto iWAYS ha dimostrato che il recupero di calore integrato, il riutilizzo dell’acqua e i sistemi di monitoraggio digitale possono essere utilizzati per migliorare l’efficienza delle risorse industriali. Uno dei risultati più significativi è stato l’impiego con successo dell’HPCE in condizioni industriali reali. Nell’impianto di ceramica, ad esempio, il sistema ha recuperato notevoli quantità di energia termica dai gas di scarico dell’essiccatore a spruzzo. «In qualità di inventore dell’HPCE e di direttore tecnico di iWAYS, sono orgoglioso dell’audacia con cui abbiamo superato i limiti», afferma il professor Hussam Jouhara della Brunel University of London(si apre in una nuova finestra). «iWAYS dimostra che quando le idee innovative incontrano le reali ambizioni industriali, possiamo trasformare la sostenibilità da aspirazione a risultato». Nella dimostrazione per l’industria chimica, il sistema di trattamento delle acque ha permesso di ridurre il consumo di acqua dolce fino a 60 000 tonnellate all’anno, superando di molto gli obiettivi iniziali del progetto. Il progetto ha inoltre integrato con successo sensori, sistemi di controllo industriale e analisi basate su cloud per fornire un monitoraggio ad alta risoluzione dei processi industriali.
Verso l’implementazione industriale
Montorsi e il team ritengono che i risultati di iWAYS costituiscano una solida base per un ulteriore sviluppo tecnologico. Restano tuttavia alcuni passi importanti per tradurre pienamente le innovazioni del progetto in un’adozione industriale diffusa. «Uno dei principali passi successivi è l’aumento di scala e la replica delle tecnologie dimostrate in altri settori industriali», aggiunge. «I principi alla base del recupero del calore, del riutilizzo dell’acqua e del monitoraggio digitale sono applicabili a molti altri settori». Molte delle tecnologie sviluppate nell’ambito del progetto hanno richiesto un’ulteriore ottimizzazione. Ciò include il perfezionamento dei progetti degli scambiatori di calore, il miglioramento della durata delle membrane nei sistemi di trattamento delle acque e il potenziamento dell’automazione delle piattaforme di monitoraggio. Un altro passo fondamentale sarà quello di trovare il modo di superare le barriere pratiche all’adozione, come gli elevati costi di investimento iniziali. «In generale, la prossima fase di lavoro si concentrerà sulla trasformazione di questi progressi tecnologici in soluzioni industriali scalabili», osserva Montorsi. «I risultati che abbiamo ottenuto insieme dimostrano il potere della collaborazione e segnano un passo significativo verso un futuro più sostenibile ed efficiente dal punto di vista delle risorse.»
