Processi innovativi e sostenibili per il trattamento di rifiuti e acque reflue mediante l’utilizzo di acqua supercritica

Il lavoro presentato in questa tesi è basato principalmente sullo sfruttamento dei processi termochimici in presenza di acqua supercritica per lo smaltimento dei rifiuti. Dipendentemente dalla tipologia di questi ultimi è possibile utilizzare processi diversi per scopi diversi. Nell’ottica di una completa distruzione delle componenti inquinanti presenti nel refluo è stato preso in considerazione un trattamento di ossidazione in acqua supercritica (SCWO); se invece l’obiettivo è quello di valorizzare uno scarto è possibile sfruttare il processo di gassificazione in acqua supercritica (SCWG). Dopo una breve introduzione per inquadrare il problema dei rifiuti con gli attuali metodi di trattamento e classificare i vari processi termochimici per il loro smaltimento, verranno analizzati in dettaglio i due processi sfruttati nei sistemi utilizzati per le prove sperimentali e quelli progettati nell’ottica di uno scale-up industriale. Su scala di laboratorio sono stati utilizzati dei reattori con volumi ridotti all’interno di configurazioni create appositamente per risultare compatibili fra loro e modificabili in funzione delle necessità e del miglioramento delle prestazioni. Le prove sperimentali sono state effettuate su percolato di discarica con l’obiettivo di sviluppare un impianto pilota per il suo trattamento direttamente nel centro di raccolta in cui viene prodotto. L’esperienza maturata ha permesso di scegliere le configurazioni ottimali per un trattamento ossidativo efficiente e sostenibile mediante l’utilizzo di acqua supercritica. Lo studio di progettazione è affiancato da una preliminare analisi del ciclo di vita, relativa ad un impianto pilota sperimentale, al fine di porre le basi per una più completa valutazione da redigere in caso di futuri sviluppi. La possibilità di valorizzare i rifiuti è stata anche studiata utilizzando un innovativo reattore combinato brevettato da Archimede s.r.l. in collaborazione con il gruppo di ricerca di Impianti Chimici e Biochimici dell’Università degli studi di Palermo. In esso vengono integrati sinergicamente i processi di ossidazione e gassificazione in acqua supercritica. È stato quindi progettato e costruito un sistema per effettuare delle prove sperimentali su scala di laboratorio. Nel capitolo finale verrà esposto un uso alternativo dei processi ossidativi approfondito durante il periodo di studio presso il Politecnico Federale di Zurigo. La generazione di calore è sfruttabile nei sistemi di perforazione del suolo mediante il fenomeno di spallazione termica associato alla convenzionale metodologia meccanica. Si sono quindi analizzate le condizioni necessarie e correlate all’utilizzo di combustibile e comburente liquidi per agevolarne il trasporto all’interno dei sistemi di perforazione. Sono state quindi selezionate le due migliori proposte ed effettuati dei test sperimentali.