RCBR ROTATING CELL BIOFILM REACTOR
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- Geraldina Pappalardo
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1 Spin-Off Accademico dell Università di Pavia Start Up Innovativa RCBR ROTATING CELL BIOFILM REACTOR Realizziamo tecnologia ecosostenibile per salvaguardare la molecola più importante del nostro pianeta: Eco-Sistemi S.r.l. Sede Legale: Via Abbondio Sangiorgio Milano Sede Operativa: Via S. Epifanio Pavia CF ; Rea Tel ; ; Fax Web site: e.mail: info@eco-sistemi.org
2 ECO- SISTEMI SRL è una Start Up Innovativa (Decreto legge crescita 2.0), Spin Off CHI Accademico dell Università degli Studi di Pavia (atto costitutivo 14 gennaio 2013). La società sta trasferendo la propria sede legale in Trentino, è insediata (ottobre 2013) presso l incubatore Manifattura Tabacchi, Green Innovation Factory di Rovereto (TN) e ha consegnato (agosto 2013) la propria richiesta di partecipazione al Bando Seed Money FESR di Trentino Sviluppo per realizzare il prototipo del suo primo brevetto d invenzione industriale, la macchina RCBR ROTATING CELL BIOFILM REACTOR. L azienda è formata da tre soci, Prof.ssa Anna Occhipinti (Biologa, Università di Pavia), Dott. Dario Savini (Biologo, Amministratore Delegato), Dott. Sergio Modenese (Chimico, Presidente e tecnico proveniente da un'industria leader nelle tecnologie delle acque) ed ha quale mission il miglioramento dei processi di trattamento delle acque reflue e lo studio di processi innovativi per il riutilizzo delle stesse. Il core business di ECO- SISTEMI riguarda la progettazione e la costruzione di impianti a matrice prevalentemente biologica per il risanamento e l utilizzo intelligente delle risorse idriche ai sensi del decreto 152/ Norme in materia ambientale, ad esempio, la realizzazione di filtri botanici costituiti da piante e dalle comunità batteriche associate alle radici. Tali filtri possono essere utilizzati: 1. Per pratiche di fitodepurazione e recupero delle acque domestiche (reflui urbani) in alternativa al collettamento alla rete fognaria urbana e impianti di depurazione centralizzati; 2. in affinamento a processi di depurazione convenzionale (i.e. quali fase finale dei processi di depurazione convenzionale dei reflui urbani) per migliorare le condizioni dell effluente e consentirne lo scarico a norma di legge; 3. per applicazioni industriali specifiche quali il trattamento di liquami da produzione di biogas, i reflui del comparto agricolo/zootecnico; 4. per la balneazione e la ricreazione mediante realizzazione di aree di rigenerazione che consentono la conversione di piscine private e pubbliche in piscine naturali o biopiscine (impianti ove le condizioni igienico sanitarie necessarie alla balneazione vengono mantenute senza utilizzare additivi chimici come il cloro e il bromo); 5. per la realizzazione di reconstructed wetlands o ricostruzione di ecosistemi acquatici naturali che ne consentano un miglioramento delle capacità autodepurative, soprattutto in ambienti sottoposti a forte impatto antropico e urbanizzazione. L idea imprenditoriale Eco- Sistemi ha vinto il primo premio della categoria Cleantech di Start- Cup Regione Lombardia Sta realizzando importanti partnership industriali e reti aziendali a livello nazionale ed internazionale (in particolare con Paesi quali il Brasile e la Lituania). I progetti/prodotti di Eco- Sistemi si rivolgono tanto al pubblico quanto al privato, con lo scopo di introdurre innovazione tecnologica e sostenibilità ambientale nei processi di depurazione delle acque reflue. 1
3 tipo convenzionale tradizionale che prevede l'ossidazione dei reflui mediante film biologico si no agli anni '70 nel nostro Paese ed in Europa, quando progressivamente viene zione da parte dei governi locali sulle La prima problematiche invenzione di ambientali ECO- SISTEMI legate - RCBR al - si riferisce a un apparato per la dei reflui (urbani/industriali) anche per depurazione flussi di piccole di acque portate impure, derivanti in particolare dagli di acque reflue e/o inquinate gregati urbani CHE inferiori COSA a abitanti (civile, oppure agro- zootecnico, di industrie. industria dell alimentazione). L oggetto dell'invenzione do sul mercato si sono affacciate numerose si presta aziende ad essere con impiegato una varietà nel di settore proposte del trattamento delle acque reflue er cercare mediante accaparrarsi il quale di lavoro le sostanze e fornire inquinanti diverse indesiderate tipologie di vengono biodischi, rimosse con dai liquami da trattare. In tti diversi ad particolare, oggi largamente l invenzione scaduti, si rivolge come ad al esempio: settore della depurazione a mezzo di biomasse o simili colonie giotto, CBR, batteriche Contattori in Biologici forma Rotanti di film che necessitano di opportuni supporti per la propria formazione e/o Biorulli proliferazione. Com è noto, l utilizzo di biomasse può essere realizzato mediante impianti o apparati a i, RBD, Rotori dischi Biologici biologici. a Dischi Gli impianti e gli apparati a dischi biologici prevedono una pluralità di dischi, realizzati in st, Turbo-disc materiale plastico, fissati su un albero che viene posto in rotazione (Fig. 1). I dischi sono parzialmente immersi nel liquame da depurare per cui la rotazione dell albero determina il contatto degli stessi con l aria varie soluzioni e con tecniche la fase liquida. che le Durante aziende la produttrici rotazione i microrganismi di biodischi offrono, si formano alcune e crescono sulla superficie del disco e più affidabili formando di altre, un film denominatore di materiale organico comune il cui fra spessore tutti i fornitori aumenta. è Durante proprio il moto di rotazione, la pellicola pacco di elementi biologica rotanti assimila intorno ossigeno ad un nella asse fase centrale, di esposizione la cui funzione all aria, è sempre per poi immergersi ad adsorbire e porto al materiale metabolizzare che fornisce le sostanze la superficie organiche biologica. disciolte e Su colloidali tale asse, presenti portante, nel liquame. La pellicola continua a installati gli svilupparsi elementi finché plastici raggiunge su cui uno si svilupperà spessore limite, il film per poi biologico distaccarsi durante autonomamente. il o della macchina. Figura 1 Impianto convenzionale per la depurazione delle acque a biomassa adesa a biodischi (a sx) e impianto in funzione (a dx). gati ai biodischi convenzionali Sebbene gli impianti noti sopradescritti consentano una soddisfacente depurazione di acque impure, Eco- queste macchine Sistemi ha hanno riscontrato sempre che non manifestato sono tuttavia i "soliti" esenti da problemi, alcuni inconvenienti ovvero il e sono migliorabili sotto diversi ll'asse centrale aspetti, a causa principalmente del troppo in relazione peso sostenuto. agli eccessivi Peso ingombri che, va degli detto, impianti, non è agli interventi di manutenzione dalla massa degli dei stessi, dischi ai plastici consumi e energetici delle strutture complessivi, di sostegno nonché agli ai costi stessi di funzionamento che e depurazione delle 'albero, ma acque. anche In dalla particolare quantità ha riscontrato assolutamente che gli impianti non trascurabile e gli apparati di a fanghi dischi biologici sono frequentemente si forma in adesione soggetti alla ai dischi rottura durante dell albero il funzionamento. di rotazione su cui grava la massa complessiva dei dischi supportati al fall-down appesantita dell'asse ulteriormente è presto dal trovato: film biologico tale elemento aderente agli deve stessi. essere Scopo principale dell'invenzione è ente maggiorato realizzare in sezione un apparato e spessore per la per depurazione tener conto di acque di tutti in i grado contributi di: 1) di Ridurre cui gli ingombri complessivi; 2) uesto sovradimensionamento ridurre il consumo energetico dell'albero di "erode" funzionamento a sua volta della una macchina; discreta 3) minimizzare gli interventi di manutenzione e consentire di risolvere il problema di rottura dell asse centrale di rotazione; 4) abbattere i costi complessivi di funzionamento dell impianto; 5) incrementare notevolmente la concentrazione della superficie biologica sviluppata; 6) proporre un apparato che sia sicuro e non presenti pericoli per gli operatori; 7) provvedere un apparato che non sia soggetto agli sconvenienti effetti aerosol dovuti all insufflazione di aria nelle acque da trattare. L invenzione in un guscio di noce La macchina RCBR è assimilabile a un cestello rotante compatto senz albero centrale. La superficie di adesione per il fango biologico nella macchina RCBR è fornita non più da elementi piani di grandi superfici, ma da elementi piccoli tridimensionali chiamati carriers. Logico pensare che il carrier ideale, più a buon mercato che si possa trovare sia costituito da i tappi di plastica con cui normalmente si chiudono le bottiglie dell'acqua potabile, che fra l'altro si possono approvvigionare anche da raccolte fondi a scopo benefico, sono già "pronti all'uso" e pure di materiale pregiato in quanto costituiti da polietilene alimentare (HDPE). Sul territorio nazionale esiste una rete capillare di associazioni Onlus che si occupano della raccolta 2
4 e della rivendita di tale materiale a un costo molto conveniente (in media 100 euro a tonnellata, es. Trentinosolidale onlus, Rovereto). In seguito alla realizzazione del prototipo di macchina RCBR si ritiene opportuna e vantaggiosa, per far fronte alle richieste del mercato, la realizzazione di tale apparato in 6 diversi modelli le cui caratteristiche e prezzi di vendita stimati vengono riportati in Tab. 1. Tab. 1- Caratteristiche dei 6 modelli di macchina RCBR che ECO- SISTEMI intende produrre e commercializzare insieme ad uno o più partners industriali. N.a.e. - capacità di trattamento del refluo calcolato per numero di abitanti equivalenti = carico biodegradabile convogliato in fognatura, in un giorno, dovuto alla normale attività di una particolare utenza civile (o assimilabile a questa). Ø - diametro della cella della macchina. L- lunghezza della macchina. S Superficie disponibile per la formazione della biomassa batterica (i.e. superficie utile al processo di depurazione dei reflui). kw = consumo energetico della macchina. N. a.e. ø (mm) L (mm) S (m2) kw/h , , , , , PERCHE Il progetto imprenditoriale ECO- SISTEMI SRL nasce da un evidente bisogno della società di produrre innovazione nel campo della depurazione delle acque reflue. La corretta gestione del ciclo integrato delle acque è un tema scottante a livello globale. Da un lato la crescita demografica e l impatto delle attività dell uomo continuano a esercitare una pressione eccessiva sulle capacità autodepurative del nostro Pianeta, dall altro i sistemi tecnologici di depurazione installati a cominciare dagli anni 50, sono ora inadeguati a fornire un servizio efficace alle odierne necessità di depurazione. Essi sono energivori, incapaci a trattare in modo idoneo la grande diversità di inquinanti prodotti (soprattutto molecole di sintesi, quali farmaci, pesticidi etc.) e come spesso accade causa di ingenti danni ambientali (es. a causa della perdita incontrollata di fanghi di processo nei corpi idrici recettori naturali). In particolare, in Italia Il 92% della popolazione vive in piccoli comuni con popolazione inferiore a abitanti e il 20% del territorio di 21 province italiane è ancora scollegata dalle fognature (ISTAT 2012, modif. Savini 2013). Questo è il motivo per cui il nostro Paese sotto processo d infrazione UE ed è stato multato dalla Corte di Giustizia Europea a pagare fino a euro al giorno per mancato adeguamento del proprio sistema di depurazione. In altri Paesi, il nuovo millennio ha visto nascere processi eco- sostenibili di depurazione che derivano da una maggior conoscenza scientifica dei fenomeni biologici che avvengono naturalmente negli ecosistemi acquatici. Queste tecnologie vengono definite genericamente fitodepurazione. I nostri brevetti (es. RCBR) integrano la fitodepurazione rendendola più efficace. I campi di applicazione della fitodepurazione sono molti e vanno dalla gestione dei reflui urbani (Guida tecnica per la progettazione e gestione dei sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue urbane, ISPRA 2012), alla gestione dei liquami del comparto agro- zootecnico (direttiva nitrati 91/ 676/CEE), fino alla realizzazione di aree di rigenerazione naturali per la realizzazione di piscine senza cloro o biopiscine (Associazione Italiana Acque Balneabili Naturali, Rispetto alle tecnologie di depurazione convenzionali a fanghi attivi e a 3
5 parità di costi di realizzazione la fitodepurazione: 1) non necessita di manutenzione tecnica; 2) non si limita solo alla depurazione delle acque ma anche al loro riutilizzo (a scopo irriguo, industriale, ornamentale, antincendio), quindi determina anche un risparmio consistente delle acque potabili; 3) Non produce rifiuti di processo (es fanghi da smaltire). Gli impianti di fitodepurazione presentano un principale problema tecnico: il consumo di suolo. I sistemi più compatti attualmente sul mercato (tecnologia a flusso sommerso verticale VF) necessitano di minimo 4-6 m 2 di terreno per abitante equivalente servito. La soluzione a questo problema è l integrazione del letto di fitodepurazione con sistemi compatti meccanici a biomassa adesa, quali l RCBR. In questo modo gli spazi destinati al fitotrattamento possono essere ridotti considerevolmente, fino a metà e oltre delle dimensioni originali in virtù dell inserimento sulla linea di processo di un trattamento ossidativo aggiuntivo che comunque introduce benefici addizionali in termini di degradazione degli inquinanti (Fig. 2). Figura 2 - Schema concettuale della fitodepurazione integrata secondo ECO- SISTEMI. Il sistema di pre- trattamento ossidativo RCBR di ECO- SISTEMI consente di ridurre gli spazi necessari al processo di fitodepurazione incrementandone l efficienza. 4
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