All’interno di attività promozionali e dimostrative sulle elettrotecnologie efficienti per i processi industriali, il CESI ha identificato la Compressione Meccanica del Vapore (CMV) come un sistema adatto e vantaggioso per concentrare ed essiccare con un basso consumo energetico, vari prodotti liquidi, e lo ha applicato con successo a prodotti alimentari (pomodoro), ottenendo consumi di energia primaria dell’ordine di 1/3 dei consumi di un evaporatore tradizionale a triplo effetto (1/10 rispetto ad un singolo effetto) utilizzante vapore vivo come fonte di calore. Il ridotto impatto ambientale di tale tecnologia ne rende interessante l’utilizzo per la concentrazione di reflui e fanghi, prima dell’eventuale smaltimento in discarica o incenerimento del residuo, esigenza in continuo aumento data la sempre maggiore difficoltà a cosmaltire il percolato coi reflui civili senza pretrattamenti. In Italia la produzione di percolato nelle discariche controllate di rifiuti solidi urbani viene stimata essere pari a 7 milioni di t/anno e rappresenta uno dei più importanti problemi ambientali. Il percolato, infatti, è uno dei reflui più difficili da trattare, non soltanto per la sua composizione, ma anche per la variabilità delle sue caratteristiche. La problematica di trattamento è complessa e coinvolge aspetti tecnici, economici e normativi, tra loro interconnessi ed in continua evoluzione: vi sono, quindi, varie soluzioni di trattamento. Allo stato attuale in Italia è vietato smaltire i reflui per diluizione diretta con acqua, tuttavia la legislazione vigente, che pone dei limiti solo sulle concentrazioni e non sui valori assoluti di inquinanti scaricati, consente di smaltire la maggior parte dei percolati di discarica in impianti biologici assieme alle acque urbane nel rapporto di circa 1:1000. In realtà l’impianto di depurazione biologica ha scarsa efficacia sul trattamento del percolato, in particolare per la riduzione dei metalli presenti, degli AOX 1 o di altri composti organici biorefrattari: anzi, il percolato crea dei problemi alla durata della flora batterica, cosa di cui si tiene conto facendo pagare un prezzo più elevato per il trattamento dei percolati rispetto alle acque urbane. Questo modo di fare consente di rispettare prettamente le soglie di legge sulle concentrazioni, ma di fatto consiste in una diluizione degli inquinanti di partenza, senza agire sulla loro attenuazione o eliminazione. 1 AOX = alogeni organici assorbibili dal carbonio attivo. Si tratta di un metodo per la misurazione delle sostanze organiche contenenti cloro, bromo, iodio e/o fluoro presenti nell’acqua. A tale scopo le acque di scarico o dei corsi d’acqua vengono fatte passare attraverso il carbone attivo. Il carbone attivo assorbe le sostanze organiche e viene quindi incenerito. Si misura così la quantità di cloro, bromo, iodio e/o fluoro contenuta. Gli AOX permettono di rilevare semplicemente le quantità e non la tossicità.

Solo pochi percento di percolati di discarica vengono attualmente smaltiti coi reflui di tipo industriale ricorrendo ai più costosi stadi di depurazione chimico-fisico che rendono possibile l’abbattimento a valori di legge dei contenuti di inquinanti. Dato l’aumento delle resistenze alla possibilità di cosmaltire il percolato con le acque urbane i processi di evaporazione acquistano maggiore interesse. Questi si propongono di separare la frazione acquosa del percolato, originando un distillato depurato dal concentrato nel quale si addensa la maggior parte delle sostanze inquinanti. Il concentrato con massa ridotta di 6/8 volte rispetto al percolato tal quale, può essere conferito a costi contenuti in discarica, mentre il distillato a sua volta necessita di un trattamento (ad esempio di strippaggio) per l’eliminazione dell’ammoniaca. La scelta del processo viene fatta sulla base delle caratteristiche del percolato ed in genere si sviluppano trattamenti in più fasi. Lo smaltimento in discarica del percolato come tal quale avviene a prezzi (2001) dell’ordine di 60/70 L/kg, mentre, per esempio, un percolato concentrato al 15% (residuo secco) a prezzi dell’ordine di 140 L/kg (discarica nei pressi di Bolzano). Il costo energetico per concentrare a CMV è inferiore alle 10 L/kg sul tal quale, 4/5 volte meno rispetto ad un singolo effetto termico, circa la metà rispetto ad un triplo effetto utilizzante vapore vivo come fonte di calore, con un risparmio consistente di energia primaria. Ai prezzi attuali utilizzare il processo evaporativo per concentrare il percolato e scaricarlo in discarica non è, in genere, conveniente coi multieffetto termici utilizzanti vapore vivo, mentre la CMV consentirebbe un certo risparmio di costo nello smaltimento in discarica del concentrato. I costi e le problematiche precedentemente esposte hanno limitato la diffusione di impianti di trattamento o di concentrazione del percolato. Nel mondo pochi impianti di concentrazione di reflui adottano la CMV: quindi la progettazione di un impianto evaporativo a CMV di percolati o fanghi richiede una precedente ricerca e sperimentazione che passa anche attraverso una caratterizzazione preliminare del percolato stesso, non essendo tale prodotto assimilabile ai prodotti alimentari concentrati con la CMV. In questo documento sono descritte le specifiche di progetto per un impianto evaporativo sperimentale utilizzante la Compressione Meccanica del Vapore (CMV) per la concentrazione di un percolato di discarica. Tali specifiche sono state in parte derivate dall’esperienza precedente riguardo alla concentrazione a CMV di succo di pomodoro e dalle prove di laboratorio (Documento CESI SFR- A1/018322) effettuate su un percolato proveniente dall’impianto di trattamento di Cremona presso il quale è stato installato e sperimentato da parte del CESI un impianto a membrana utilizzante l’ultrafiltrazione e l’osmosi inversa per il pretrattamento del percolato di discarica.

Con tale impianto pilota si intende mettere a punto la tecnica di concentrazione a CMV per vari percolati di discarica, inserendo tale impianto all’interno di una linea completa di trattamento ancora da mettere a punto. Nelle specifiche si è posta particolare attenzione al problema della rimozione degli incondensabili e della separazione liquido/vapore per evitare la risalita di una parte del concentrato attraverso lo scambiatore di calore, che andrebbe ad inquinare le condense.