La valorizzazione dei fanghi conciari attraverso la digestione anaerobica
La transizione da un’economia lineare ad un’economia circolare si pone l’obiettivo di gestire i rifiuti in modo più sostenibile, passando dalle discariche a principi di riuso, riciclo e recupero delle risorse dei residui delle lavorazioni industriali in termini di materiali ed energia. Un modello lineare dell’economia con un approccio “take-make-use-dispose” trasforma le materie prime in prodotti utili, che vengono utilizzati, e infine smaltiti. Con una visione lungimirante nel rispetto del pianeta e delle nuove generazioni, l’economia circolare si basa invece sul metodo delle 4R che gerarchicamente prevede di seguire i principi di Ridurre, Riutilizzare, Riciclare e Recuperare. FIGURA 1 rappresenta la piramide gerarchica dei rifiuti per una gestione più sostenibile con l’obiettivo di una transizione verso un’economia circolare.
I fanghi conciari sono prodotti prevalentemente durante il processo di depurazione delle acque provenienti dalle industrie conciarie. Tradizionalmente, i reflui conciari in Italia, così come in Spagna ma a differenza di altri stati Europei, vengono gestiti dai Consorzi di Depurazione, presenti nei maggiori distretti della concia italiana: Veneto, Toscana, e Campania. In Italia, la gestione dei reflui conciari da parte dei consorzi specializzati dura da più di 50 anni ed è precedente alla regolamentazione legislativa in materia trattamento delle acque reflue. L’elevato e continuo grado di innovazione degli impianti garantisce livelli di innovazione, di tecnologie, di trattamenti, e di efficienze reali e continui. Dal report UNIC sulla sostenibilità del 2022, è riportato che ad ogni metro quadro di pelle prodotta corrispondono circa 1.38 kilogrammi di rifiuti, il cui 25% è costituito proprio da fanghi[1]. Nel 2015, attraverso la pubblicazione di Agenda 2030, programma d’azione per le persone, il pianeta e la prosperità, i 193 stati membri dell’ONU si sono impegnati a raggiungere 17 obiettivi di sviluppo sostenibile, chiamati ‘Sustainable Development Goals, SDGs’[2]. Tra questi obiettivi, il quinto focus del dodicesimo obiettivo (SGD 12.5) prevede una riduzione sostanziale della produzione dei rifiuti entro il 2030, attraverso la sopracitata gerarchia delle 4R. In Italia, la gestione dei fanghi è regolata dal D.Lgs. 152/2006 e prevede come destino dei fanghi la discarica, oppure, previo il rispetto di specifici limiti, l’incenerimento o il co-incenerimento, oppure l’utilizzo come materiale per l’industria edilizia o agricola. A causa del contenuto di cromo, altri metalli pesanti, e un alto contenuto organico, il fango proveniente dalla depurazione dei reflui conciari trova molti limiti in applicazioni che differiscono dallo smaltimento. Il problema dei fanghi conciari riguarda tutte le sfere della sostenibilità: a livello ambientale, a livello economico, e a livello sociosanitario.
Dalle queste premesse risulta fondamentale la continua ricerca e lo sviluppo di tecnologie capaci di gestire i fanghi conciari in modo alternativo privilegiando la potenziale valorizzazione delle risorse energetiche e materiali che esso contiene.
Ultimamente, tra le tecnologie più attenzionate, la digestione anaerobica è tradizionalmente riconosciuta come un metodo biochimico, ecocompatibile, ed efficace per il recupero di risorse preziose come i grassi volatili acidi (VFA), idrogeno (H2) e metano (CH4). Allo stesso tempo questa tecnica di gestione dei fanghi è in grado di ridurre il contenuto organico del rifiuto, con un conseguente abbassamento delle putrescibilità, e dunque una stabilizzazione e riduzione della tossicità biologica[3].
I VFAs sono prodotti di grande interesse commerciale, poiché rappresentano elementi costitutivi per l’industria chimica, farmaceutica, alimentare, e molte altre[4,5]. FIGURA 2 rappresenta alcuni dei campi di applicazione dei VFA nel mondo industriale.
I VFAs sono tradizionalmente preparati dalla lavorazione petrolchimica mediante trattamenti termochimici, ma possono anche essere prodotti per bioconversione di materia organica, attraverso un meccanismo di produzione più sostenibile: la fermentazione acidogenica. FIGURA 3 rappresenta gli stadi della digestione anaerobica compresa la acidogenesi dove avviene la produzione di VFAs.
Con specifico riferimento ai fanghi di conceria, l’applicazione della fermentazione anaerobica per estrarre gli i VFAs è un argomento ancora relativamente inesplorato.
Nel 2022, è stato pubblicato un interessante studio sulla produzione di acidi a catena corta dove gli autori hanno fornito una valida alternativa allo smaltimento dei fanghi di conceria e una loro valorizzazione[6]. Lo studio si è concentrato sui test e ottimizzazione dei parametri del processo di produzione dei VFAs inclusi il pH, la temperatura operativa, il contenuto di solidi volatili e pretrattamenti ossidanti e riscaldanti. Una conclusione molto interessante ha evidenziato la particolare propensione dei fanghi di conceria ad agire come regolatore di pH neutro portando ad una elevata concentrazione di VFAs. Questo fattore rende la produzione ancora più sostenibile inquanto significa che la fermentazione dei fanghi di conceria non necessita dell’uso di sostanze chimiche tampone per evitare l’inibizione dei batteri dovuti da improvvisi cambiamenti di pH. I risultati significativi di questo lavoro rappresentano una prima e approfondita valutazione dei vantaggi dei trattamenti di digestione anaerobica sui fanghi conciari. Nel contempo rappresenta un punto di partenza per considerare questi ultimi come substrato per sforzi dedicati alla loro valorizzazione per il recupero delle risorse che attualmente vengono sprecate, comportando importanti ripercussioni sull’ambiente e sugli ecosistema, e implicano sempre più elevati oneri per i produttori.
[1] UNIC Italian Tanneries, Sustainability Report UNIC Italian Tanneries Y2022, 2023.
[2] Department of Economic and Social Affairs Sustainable Development, THE 17 GOALS | Sustainable Development – SDGs, (n.d.).
[3] X. Huang, Q. Xu, Y. Wu, D. Wang, Q. Yang, F. Chen, Y. Wu, Z. Pi, Z. Chen, X. Li, Q. Zhong, Effect of clarithromycin on the production of volatile fatty acids from waste activated sludge anaerobic fermentation, Bioresour Technol 288 (2019). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121598.
[4] F. Valentino, G. Munarin, M. Biasiolo, C. Cavinato, D. Bolzonella, P. Pavan, Enhancing volatile fatty acids (VFA) production from food waste in a two-phases pilot-scale anaerobic digestion process, J Environ Chem Eng 9 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106062.
[5] S. Zhai, M. Li, Y. Xiong, D. Wang, S. Fu, Dual resource utilization for tannery sludge: Effects of sludge biochars (BCs) on volatile fatty acids (VFAs) production from sludge anaerobic digestion, Bioresour Technol 316 (2020). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123903.
[6] G.A. Tuci, F. Valentino, E. Bonato, P. Pavan, M. Gottardo, Microwave-Hydrogen Peroxide Assisted Anaerobic Treatment as an Effective Method for Short-Chain Fatty Acids Production from Tannery Sludge, Processes 10 (2022). https://doi.org/10.3390/pr10112167.
A cura di
Ing. PhD. Bianca Maria Bresolin,
Tecnologo di Ricerca SSIP
Pubblicato il: 13.03. 2024 alle 12:24