Ricerca

Basata sul background dei partner TOP e sugli obiettivi di Sol2H2O per il potenziamento del partner destinatario dell’azione di ampliamento (WIDENING), l’attività di ricerca congiunta (Joint Research Activity, JRA) mira alla progettazione e alla costruzione, presso le infrastrutture di ricerca dell’istituzione destinataria dell’azione di ampliamento e di trasferimento tecnologico, di un innovativo impianto pilota a energia solare per la produzione e il trattamento di acqua. Viene proposto un originale schema ibrido alimentato a energia solare per garantire la sostenibilità dell’intero processo, che porta alla massimizzazione della produzione di acqua dolce e all’avvicinamento al concetto di scarico di liquidi zero (Zero Liquid Disharge, ZLD), in quanto non verrà prodotta alcuna salamoia di scarto. 

Questo impianto pilota mira a superare i rapporti di recupero dello stato dell’arte: >80% (stato dell’arte circa 50%). La catena di trattamento, illustrata nella Figura 1, consiste in: (i) pannello fotovoltaico (PV) e osmosi inversa (RO), (ii) reattore con flusso a pistone a ingressi multipli (MF-PFR), (iii) distillazione a membrana (MD) e (iv) due vasche evaporative. L’acqua di mare viene inviata all’unità RO alimentata dall’energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici e produce due correnti: un permeato (acqua di alta qualità per scopi industriali e potabili) e un retentato (cioè la salamoia) arricchito in tutti gli ioni presenti nell’acqua di mare. Il retentato viene inviato all’unità MF-PFR per il recupero selettivo del magnesio e per la rimozione del calcio sotto forma di idrossidi. Il recupero/rimozione del magnesio e del calcio avviene mediante precipitazione chimica frazionata con l’aggiunta di un reagente alcalino, come una soluzione acquosa di idrossido di sodio. La doppia fase di recupero selettivo viene eseguita mediante un controllo accurato del pH di reazione, poiché per la completa precipitazione dell’idrossido di magnesio con elevata purezza è necessario un valore di pH pari a 10,4, mentre per la completa rimozione del calcio è necessario un valore di pH superiore a 13. L’idrossido di magnesio ad alta purezza è considerato un prodotto ad alto valore aggiunto che contribuisce a rendere più redditizia la catena di trattamento.

La capacità dell’unità pilota MF-PFR è di circa 1 m3/giorno di salamoia trattata. Successivamente, l’effluente prodotto dall’MF-PFR viene inviato all’unità MD, che produce due correnti diverse, una è un distillato e l’altra è un retentato, la cui concentrazione può raggiungere circa 250.000 ppm. La salamoia ad alta concentrazione in uscita dall’unità MD viene inviata in una prima vasca evaporativa (Solar Pond 1) che produce NaCl di grado alimentare (purezza superiore al 97%) e una salamoia rimanente impoverita in NaCl. La salamoia rimanente viene inviata all’ultima vasca (Solar Pond 2) per l’evaporazione completa dell’acqua con la precipitazione di una miscela di sali di cloruro e solfato, che può essere utilizzata come antighiaccio. Grazie all’utilizzo delle due vache evaporative, l’intera catena di trattamento soddisfa il concetto di “Zero Liquid Discharge”, poiché non vengono prodotti effluenti da rilasciare nell’ambiente. Inoltre, sulla base del reattore di fotocatalisi solare esistente presso le infrastrutture di ricerca dell’istituzione destinataria dell’azione di ampliamento e di trasferimento tecnologico, saranno testati ulteriori miglioramenti sui concetti aperti per i fotoreattori. Le attività di ricerca fungono da “banco di prova” per l’attuazione delle misure di sostegno previste dal progetto Sol2H2O.