Lo sviluppo di tecnologie sostenibili che, integrate nel processo di produzione, minimizzino l’impatto ambientale, sta trovando crescenti applicazioni in diversi comparti industriali. Le elettrotecnologie, e in particolare le tecnologie a membrana, rispondono ai suddetti requisiti, in quanto, combinate tra loro o con tecnologie di separazione tradizionali, consentono di sviluppare processi che minimizzano la generazione di by-products con un uso razionale dell’energia. L’applicabilità dei processi a membrana, tuttavia, va verificata sperimentalmente caso per caso, sia da un punto di vista tecnologico (efficienza e affidabilità del processo, purezza dei prodotti da riciclare) che economico (costi vs. benefici). In questa ottica uno degli obiettivi della commessa DEMOELEC è lo sviluppo di processi di separazione a membrana che, opportunamente integrati nel ciclo produttivo, consentano sia il riciclo delle acque reflue che il riutilizzo di prodotti ad elevato valore aggiunto. In particolare in questo rapporto sono presentati e discussi i risultati ottenuti nel primo semestre 2000. L’attività ha riguardato prove di laboratorio per valutare la fattibilità di processi innovativi, sia a elettromembrana che pressure driven. Sono state svolte le seguenti attività: (a) elettrodialisi (ED) per la demineralizzazione di sugo di barbabietola, nel processo di produzione dello zucchero. (b) osmosi inversa (RO) per la purificazione di acque reflue provenienti dal ciclo di produzione di antibiotici (c) osmosi inversa (RO) per la purificazione di acque reflue provenienti dal trattamento anaerobico di rifiuti Sono stati ottenuti i seguenti risultati: (a) Demineralizzazione del sugo di barbabietola nel processo di produzione dello zucchero Le prove sperimentali, eseguite a batch su un loop pilota da laboratorio, hanno confermato la fattibilità del processo di elettrodialisi per la demineralizzazione del sugo microfiltrato nel processo di produzione dello zucchero. In particolare l’ED potrebbe sostituire lo step di scambio ionico impiegato nel processo tradizionale, evitando la produzione dei reflui associata alla rigenerazione delle resine.

I risultati indicano che è possibile ottenere un tasso di demineralizzazione superiore al 50% con un consumo energetico inferiore a 2 kWh/m 3 . La sperimentazione ha inoltre consentito di evidenziare le criticità del processo, sia per quanto riguarda il fenomeno di sporcamento delle membrane (fermentazione e fouling biologico) che la purezza del prodotto finale (idrolisi del saccarosio), e di identificare gli interventi da operare per minimizzare i suddetti problemi. Nel secondo semestre si eseguiranno ulteriori prove di laboratorio, per la definizione completa del processo e la valutazione dei relativi costi. (b) Purificazione di acque reflue provenienti dal ciclo di produzione di antibiotici E’stato eseguito uno studio di fattibilità per la messa a punto di un processo per il trattamento di acque reflue provenienti dal ciclo di produzione di antibiotici. In particolare il refluo trattato contiene acetone, cefazolina (antibiotico) e tracce dei suoi prodotti di degradazione. Sono state eseguite diverse prove, utilizzando membrane piane di diverso tipo (nanofiltrazione, RO brackish, RO sea water). I risultati indicano che la soluzione ottimale consiste nel seguente processo ibrido: • distillazione del refluo in modo da separare l’acetone e trattare quindi mediante RO una soluzione con una minore pressione osmotica. • RO con membrana di tipo seawater. In questo caso si ottiene un’elevata reiezione nei confronti dei composti di degradazione della cefazolina (> 99 %) e si può ipotizzare di ridurre il volume del refluo di cinque-sei volte. Il concentrato in uscita dall’osmosi inversa può essere ulteriormente trattato mediante ossidazione elettrochimica o ossidazione ad umido per la distruzione (demineralizzazione) dei composti inquinanti. La messa a punto del suddetto processo, in particolare per quanto riguarda lo step di RO, richiede ulteriori prove in campo su impianto pilota. (c) Purificazione di acque reflue provenienti dal trattamento anaerobico di rifiuti L’attività sperimentale ha riguardato: • prove di chiarificazione su campioni del refluo per la messa a punto del pre-trattamento del’osmosi inversa • prove di osmosi inversa del refluo chiarificato utilizzando campioni di membrana piana. Le prove di chiarificazione sono state condotte impiegando diverse tecniche: • Elettrocoagulazione,

• precipitazione con soda, • precipitazione con calce, • precipitazione con polialluminio cloruro. Il processo di chiarificazione, che utilizza come agente coagulante soluzioni di soda e come agente flocculante un polielettrolita anionico, si è dimostrato il più efficace. L’elevata velocità di sedimentazione dei fanghi così formatosi, consente l’utilizzo di sedimentatori lamellari di modeste dimensioni e di facile reperibilità sul mercato. Il chiarificato risultante, per il suo basso valore di torbidità (< 5 NTU) può essere avviato direttamente al trattamento su membrane di RO per la riduzione dei valori di COD entro i limiti di legge. I risultati delle prove di RO indicano che il volume del refluo può essere ridotto di circa cinque volte, ottenendo un permeato riutilizzabile come acqua industriale (conducibilità di circa 360 µS/cm).