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 questo rapporto sono presentati e discussi i risultati ottenuti nel secondo semestre 2000. L’attività ha riguardato sia prove di laboratorio per valutare la fattibilità di processi innovativi a elettromembrana che prove in campo per la messa a punto di un processo di osmosi inversa. In particolare 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) elettrodialisi con membrane bipolari (EDBM) per lo splitting del citrato di sodio, nel ciclo di produzione dell’acido citrico 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. (b) Purificazione di acque reflue provenienti dal ciclo di produzione di antibiotici E’ stata completata la messa a punto di un processo di osmosi inversa (RO) per il trattamento di acque reflue provenienti dal ciclo di produzione di antibiotici. In particolare il refluo trattato contiene cefazolina (antibiotico) e altri prodotti (3TD e MMTD) difficilmente biodegradabili; attualmente viene smaltito mediante incenerimento, con un notevole aggravio dei costi di produzione. A valle delle prove di fattibilità eseguite nel primo semestre presso i laboratori CESI, si è eseguita un test dimostrativo con un loop pilota presso lo stabilimento di Rodano della ditta Antibioticos. Le prove hanno fornito un esito positivo e indicano la possibilità di operare con un processo di RO continuo a doppio stadio. In questo modo risulta possibile ridurre il volume di refluo da inviare all’incenerimento di un fattore 4-5, conseguendo sia un risparmio dei costi di produzione ed energitici, che un benefico ambientale. (c) Produzione di acido citrico mediante elettrodialisi con membrane bipolari E’ stato eseguito uno studio di fattibilità per verificare la possibilità di utilizzare l’elettrodialisi con membrane bipolari (EDBM) nello step di conversione del processo di produzione dell’acido citrico. Le prove di laboratorio eseguite su una soluzione sintetica di citrato di sodio in in impianto pilota da laboratorio hanno confermato la fattibilità del processo. In particolare i dati evidenziano che, partendo da una soluzione di citrato sodico 1 N, è possibile riconcentrare l’acido da 0.2 a 1N o da 1N a 1.7 N, con una resa faradica superiore al 60% e un consumo energetico inferiore ad 1 kWh per chilogrammo di acido prodotto.

I dati sperimentali acquisiti non sono da considerasi esaustivi, ma propedeutici allo svolgimento di una sperimentazione più completa finalizzata alla definizione dei parametri di processo e alla valutazione di eventuali problemi di sporcamento delle membrane, verificabili soltanto con soluzioni reali.