InnoDABio presenta i risultati della ricerca: più efficienza nella produzione di biogas e biometano dalle filiere locali
PIAZZOLA SUL BRENTA (PD)- In un contesto internazionale segnato da instabilità geopolitica e crescente attenzione alla sicurezza delle risorse, la capacità di produrre energia e valorizzare rifiuti a livello locale assume un ruolo sempre più strategico. In questo scenario si inserisce anche InnoDABio, progetto che dimostra come i rifiuti organici urbani possano diventare una risorsa concreta per l’ambiente, l’energia e le filiere territoriali.
Si è tenuta oggi a Villa Contarini, a Piazzola sul Brenta (PD), la giornata conclusiva del progetto InnoDABio, (soluzioni Innovative per ottimizzare la Digestione Anaerobica delle Bioplastiche contenute nella frazione organica dei rifiuti urbani), promossa dall’Università di Padova insieme a Fondazione Cariverona, ETRA e BTS Biogas, durante la quale sono stati presentati i risultati della ricerca. L’evento si è articolato in due momenti principali: una prima fase di dibattito e tavola rotonda dedicata ai temi della gestione dei rifiuti organici, dell’economia circolare, del ruolo delle bioplastiche nell’ambito della bioeconomia; a seguire, la presentazione dei risultati scientifici e tecnologici del progetto, con focus su innovazione di processo, efficienza impiantistica e valorizzazione energetica degli scarti.
Al centro della ricerca, una sfida concreta legata alla gestione del sopravaglio nei processi di trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani (FORSU). In un sistema sempre più orientato all’economia circolare, la qualità del materiale in ingresso è determinante: le bioplastiche compostabili, progettate per il trattamento in impianti aerobici, possono presentare tempi di degradazione diversi nei processi di digestione anaerobica.
A questo si aggiunge la presenza di materiali non idonei nei flussi di raccolta, come ad esempio i sacchetti in plastica tradizionale, che costringono i gestori degli impianti a trattare la FORSU generando ingenti volumi di sopravaglio, ovvero la frazione separata nei pretrattamenti. Le borse in bioplastica vengono quindi separate insieme a quelle “pericolose” in plastica fossile e una parte rilevante della FORSU rimane intrappolata nel sopravaglio rischiando di non essere pienamente utilizzata, con impatti sull’efficienza degli impianti e sulla valorizzazione complessiva della frazione organica. Tutto questo comporta costi rilevanti: ad esempio un impianto come quello gestito da ETRA a Bassano del Grappa conferisce ogni anno oltre 5.000 tonnellate di sopravaglio in discarica, per un costo che supera i 900.000 euro.
InnoDABio ha sviluppato un approccio integrato che combina soluzioni ingegneristiche e biotecnologiche per migliorare proprio la gestione del sopravaglio e aumentare l’efficienza della digestione anaerobica. Il progetto ha introdotto nuove tecniche di caratterizzazione e separazione dei materiali e soluzioni enzimatiche in grado di accelerare la degradazione delle bioplastiche. Le attività di ricerca hanno consentito di individuare i parametri ottimali di processo e di aumentare significativamente la velocità di depolimerizzazione dei materiali in bioplastica.
La tecnologia è stata validata anche su scala pilota grazie a un reattore in continuo da 20 litri, testato per diversi mesi, che ha confermato la possibilità di convertire efficacemente bioplastiche e FORSU in biometano. L’innovazione sviluppata consente di incrementare la resa in biometano fino ad almeno il 20%, di produrre ulteriore digestato e compost di qualità (da utilizzare come fertilizzanti) e di ridurre in modo significativo i costi di gestione degli impianti, contribuendo a un modello di economia circolare più efficiente e sostenibile.
Il progetto ha visto la collaborazione tra Università di Padova, Fondazione Cariverona, ETRA S.p.A. Società Benefit e BTS Biogas, integrando competenze scientifiche, industriali e di gestione dei servizi pubblici. Un lavoro congiunto che conferma come ricerca, territorio e imprese possano contribuire allo sviluppo di soluzioni innovative per la gestione dei rifiuti e la produzione di energia rinnovabile. Le bioplastiche presenti nel sopravaglio, se correttamente gestite anche in digestione anaerobica, rappresentano uno degli elementi del ciclo che trasforma gli scarti in energia, valore e fertilità per il suolo, rafforzando al tempo stesso l’autonomia e la sostenibilità delle filiere locali.
InnoDABio (soluzioni Innovative per ottimizzare la Digestione Anaerobica delle Bioplastiche contenute nella frazione organica dei rifiuti urbani) ha visto convolte l’Università di Padova – con i due dipartimenti di Agronomia, Animali, Alimenti, Risorse naturali e Ambiente (DAFNAE) e di Ingegneria Industriale (DII) – Fondazione Cariverona, Etra Spa e BTS Biogas Srl. Responsabile scientifico del progetto è il Prof. Lorenzo Favaro del DAFNAE che insieme alla Prof.ssa Alessandra Lorenzetti del DII hanno lavorato al progetto biennale finanziato per un importo complessivo di 120.000 euro (96.000 euro da Fondazione Cariverona nell’ambito del progetto BANDO RICERCA E SVILUPPO 2023, e 20.000 euro da Etra Spa e BTS Biogas Srl).
- Il trattamento delle bioplastiche
Correttamente, nel “umido di casa”, sotto il nostro lavello, finiscono anche le cosiddette bioplastiche (bicchieri, posate e borse) costituite generalmente da acido polilattico (PLA), polibutilene adipato tereftalato (PBAT) e amido termoplastico (TPS). Vengono conferite nella frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) e sono destinate alla digestione anaerobica e/o al compostaggio. Si tratta del cosiddetto “Sistema Italia” che tanti Paesi Europei e non (e perfino il sindaco di New York) vorrebbero adottare a stretto giro. Le bioplastiche biodegradabili e compostabili si trattano con facilità in presenza di ossigeno, come nella produzione di compost. Il problema può nascere dal fatto che, nel caso della digestione anaerobica dove non c’è ossigeno, la loro degradazione può essere lenta e può provocare problemi gestionali ai digestori. Inoltre, il flusso di rifiuti organici deve essere pretrattato al fine di eliminare i contaminanti della FORSU, in particolare i sacchi in plastica fossile erroneamente usati dai cittadini per il conferimento dell’umido. Il sopravaglio – materiale che resta sulle maglie di separazione – finisce così in discarica o nei termovalorizzatori a costi elevati, pur contenendo organico residuo e bioplastiche in grado di produrre biometano.
Proprio per questo, il progetto biennale InnoDABio – soluzioni Innovative per ottimizzare la Digestione Anaerobica delle Bioplastiche nella frazione organica dei rifiuti urbani –, da poco concluso, ha messo a punto una tecnologia innovativa che sfrutta soluzioni biotecnologiche per trattare le bioplastiche, in modo efficiente nei processi di digestione anaerobica.
In concreto, InnoDABio ha caratterizzato in modo quali-quantitativo gli oggetti in bioplastica nei rifiuti urbani, ha sviluppato processi ingegneristici per separare la plastica fossile dalle bioplastiche e ha creato soluzioni enzimatiche d’avanguardia per depolimerizzare le bioplastiche a fine vita, consentendone una gestione efficiente tramite digestione anaerobica.
- Dal nuovo concept al prototipo di impianto
Si tratta quindi di un nuovo concept di digestione anaerobica che prevede l’abbinamento di strategie ingegneristiche e biotecnologiche per minimizzare la presenza di frazioni estranee, accelerare l’idrolisi delle bioplastiche, aumentare la resa in biometano negli impianti e ridurre notevolmente i costi di esercizio. Una volta selezionata la tecnologia più efficiente su scala di laboratorio, il processo di conversione del sopravaglio in biometano è stato verificato in scala pilota, su un impianto in continuo appositamente progettato e costruito da BTS Biogas. Il reattore di 20L è stato testato per alcune mensilità in continuo confermando l’efficacia degli enzimi e le performances produttive di biogas direttamente ottenute da sopravaglio e FORSU.
IL PROGETTO
- Premesse
Il recente programma europeo REPowerEU promuove fortemente l’utilizzo del biometano in contesti di circular economy da rifiuti solidi mirando a produrre 35 miliardi di m3 di biometano entro il 2030. Anche l’Italia è chiamata ad aumentare la produzione di biometano della digestione anaerobica dei rifiuti urbani. Una delle criticità sempre più impattanti in questo settore è legata alla crescente penetrazione nella frazione organica dei rifiuti solidi urbani di bioplastiche che, pur essendo biodegradabili in contesti di compostaggio industriale, sono recalcitranti al trattamento di digestione anaerobica e limitando notevolmente la loro conversione in biometano. Molti impianti di digestione anaerobica sono costretti a vagliare la frazione organica dei rifiuti solidi urbani per eliminare i contaminanti, in particolare i sacchi in plastica fossile erroneamente usati dai cittadini per il conferimento dell’umido. Nel risultante sopravaglio – materiale che resta sulle maglie di separazione – finiscono anche le borsette in bioplastica ed un quantitativo importante di scarto organico (fino al 12% del volume totale di frazione organica dei rifiuti solidi urbani trattata). Scarto organico e bioplastica quindi non possono essere convertite in biometano. Il sopravaglio, inoltre, è un notevole costo gestionale perché spesso viene conferito a titolo oneroso in discarica o incenerimento. Ad esempio, Etra S.p.A., impresa partner di questo progetto, nell’impianto di Bassano del Grappa (VI), che ha dimensioni simili a molti altri impianti regionali, conferisce ogni anno in discarica più di 5.000 t di sopravaglio con un costo che supera i 900.000 euro. È decisamente prioritario uno sforzo di ricerca e sviluppo per proporre un metodo innovativo di digestione anaerobica che migliori la gestione del sopravaglio, ne riduca le quantità e acceleri, con specifici interventi di carattere ingegneristico e biotecnologico, l’idrolisi di items in bioplastica in esso contenuti. Una simile innovazione potrebbe aumentare di almeno il 20% la resa in biometano da frazione organica dei rifiuti solidi urbani e ridurre notevolmente i costi di gestione di numerosi impianti di digestione anaerobica in tutto il territorio regionale e nazionale.
- Obiettivi
InnoDABio è nato con l’obiettivo di migliorare la gestione del sopravaglio generato dai pretrattamenti dei rifiuti organici in ingresso negli impianti di valorizzazione integrata della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (digestione anaerobica e compostaggio). Il progetto ha quindi ottimizzato il pretrattamento della FORSU per ridurre i volumi di sopravaglio da processare ed ha sviluppato una tecnologia innovativa di digestione anaerobica (specifici inoculi microbici ed enzimi opportunamente selezionati sia per accelerare l’idrolisi delle bioplastiche contenute nel sopravaglio sia per aumentarne la resa in biometano).
- Principali risultati ottenuti
Attraverso un approccio multidisciplinare, InnoDABio ha sviluppato una tecnologia del tutto innovativa per la gestione del sopravaglio dei rifiuti urbani. Le due aziende coinvolte, unitamente ai due gruppi di ricerca patavini, hanno ottimizzato in prima battuta un processo per migliorare la tecnologia di sopravaglio in modo tale da separare in modo sempre più accurato plastiche fossili ed inerti da items in bioplastiche e residui organici. Le bioplastiche, che costituiscono la parte prevalente di sopravaglio, sono state in primis quantificate e caratterizzate dal punto di vista chimico-fisico per procedere poi alla messa a punto di un metodo di DA efficiente per la loro conversione in biogas. Sono stati identificati tre diversi scenari tecnico-produttivi e testati su scala di laboratorio grazie ad alcuni enzimi proprietari con notevoli capacità idrolitiche nei confronti delle bioplastiche. Gli esperimenti, condotti impiegando metodi statistici di ottimizzazione (DOE, design of experiment), hanno consentito di definire il set ottimale di parametri di processo che permette di massimizzare il tasso di idrolisi delle bioplastiche. Una volta selezionata la tecnologia più efficiente su scala di laboratorio, l’azienda partner BTS Biogas srl ha sviluppato un prototipo di impianto in continuo per poter testare su scala pilota il processo di conversione delle bioplastiche in biometano. Il reattore di 20L è stato testato per alcune mensilità in continuo confermando l’efficacia degli enzimi e le performances produttive di biogas direttamente ottenute da sopravaglio e FORSU.
- Dettagli
InnoDABio (soluzioni Innovative per ottimizzare la Digestione Anaerobica delle Bioplastiche contenute nella frazione organica dei rifiuti urbani) ha visto convolte l’Università di Padova – con i due dipartimenti di Agronomia, Animali, Alimenti, Risorse naturali e Ambiente (DAFNAE) e di Ingegneria Industriale (DII) – Fondazione Cariverona, Etra Spa e BTS Biogas Srl. Responsabile scientifico del progetto è il Prof. Lorenzo Favaro del DAFNAE che insieme alla Prof.ssa Alessandra Lorenzetti del DII hanno lavorato al progetto biennale finanziato per un importo complessivo di 120.000 euro.
Partner
Università di Padova
Il progetto di ricerca coinvolge l’Università degli Studi di Padova con l’unità di ricerca (UO) di Waste-to-Bioproducts del Dipartimento di Agronomia, Animali, Alimenti, Risorse naturali e Ambiente, DAFNAE (Prof. Lorenzo Favaro, www.wastetobioproducts.com) e l’UO di Ingegneria dei Polimeri (PEG) del Dipartimento di Ingegneria Industriale, DII (Prof. Alessandra Lorenzetti, https://research.dii.unipd.it/peg/). L’Università collabora con numerose aziende coinvolte nella produzione di biogas ed altri biocarburanti, nel monitoraggio di impianti per il trattamento di rifiuti, nel riciclo di materiali plastici, nella produzione di bioplastiche a partire da scarti organici. Le due UO contribuiranno a garantire il supporto tecnico-scientifico alle aziende partner in ambiti complementari: l’UO DAFNAE è esperta di tecniche di microbiologia agro-ambientale e di approcci biotecnologici per lo sviluppo di soluzioni per l’idrolisi e la conversione di scarti organici in prodotti a valore aggiunto. In particolare, ha recentemente sviluppato alcuni enzimi ricombinanti per l’idrolisi efficiente di materiali in bioplastica quali PLA e TPS (https://www.urobobiotech.com/). L’UO DII ha una notevole competenza in ambito di processi di riciclo chimico (tra cui l’idrolisi) nonché di ottimizzazione delle condizioni di processo e di caratterizzazione di polimeri di scarto da avviare a riciclo e di intermedi/prodotti finali di reazione. Tali competenze, unitamente a quelle aziendali, in prevalenza di ingegneria ambientale e di processo, costituiscono un know-how multidisciplinare ed innovativo che si propone come una piattaforma scientifica decisiva per InnoDABio. L’Università è dotata infatti di strumentazioni e laboratori all’avanguardia nel campo delle biotecnologie e dell’ingegneria dei polimeri utilizzati in molti progetti scientifici nazionali ed internazionali.
Fondazione Cariverona
Cariverona è una fondazione di origine bancaria privata, autonoma e senza scopo di lucro. Da oltre trent’anni ci impegniamo a migliorare la vita delle persone e delle comunità in cui vivono, sostenendo lo sviluppo sociale, economico e culturale dei nostri territori (Verona, Vicenza, Belluno, Ancona, Mantova). Con interventi realizzati direttamente o attraverso il sostegno a progetti selezionati tramite bandi, lavoriamo sui tre obiettivi strategici definiti dai nostri documenti programmatici:
- protezione e cura dell’ambiente e valorizzazione dei territori
- valorizzazione del capitale umano e promozione di opportunità per i giovani
- innovazione sociale, benessere, qualità della vita per comunità inclusive e coese
ETRA SpA – Società benefit
ETRA è una multiutility a totale proprietà pubblica, cioè una società soggetta alla direzione e al coordinamento dei Comuni soci in base all’art. 30 del TUEL (Conferenza dei Servizi), che svolge una serie di servizi di rilevanza pubblica. L’attività di ETRA si svolge nel bacino del fiume Brenta, che si estende dall’Altopiano di Asiago ai Colli Euganei, comprendendo l’area del Bassanese, l’Alta Padovana e la cintura urbana di Padova. Sono 69 i Comuni soci e una Unione montana. 68 Comuni sono serviti dal Servizio idrico integrato che comprende la captazione, la potabilizzazione, la distribuzione, l’adduzione delle acque e la loro raccolta e depurazione. 62 Comuni usufruiscono del Servizio rifiuti che si concretizza con la progettazione, gestione e controllo del servizio di raccolta differenziata delle principali frazioni di rifiuti. ETRA si occupa anche di energie alternative e di produzione da fonti rinnovabili. Gestisce 72 impianti fotovoltaici in 29 Comuni.
Da gennaio 2024 è Società Benefit che significa diventare un modello di sostenibilità, innovazione e qualità dei servizi per contribuire al benessere della comunità e allo sviluppo del Territorio, promuovere la cultura Ambientale, coinvolgere le Persone attraverso scelte coraggiose, responsabili e trasparenti, coerenti con la nostra identità. In questo modo ETRA punta a essere modello di impresa inclusiva, bene comune del territorio e strumento finalizzato al benessere sociale. ETRA, dunque, lavora ogni giorno per essere promotori di cambiamenti virtuosi, con e per il Territorio, in un mondo sempre più attento alla tutela dell’Ambiente e alla crescita delle Persone.
BTS Group ( www.bts-biogas.com )
BTS è un pioniere italiano e leader globale nella digestione anaerobica, con oltre 25 anni di esperienza nelle soluzioni per le energie rinnovabili. Attraverso la sua controllata BTS Biogas, l’azienda progetta, costruisce e manutiene, con il proprio servizio di assistenza, impianti di biogas e biometano in Europa, Nord America e Asia orientale, con oltre 270 impianti realizzati. Gli impianti di BTS convertono sottoprodotti e rifiuti organici provenienti soprattutto da aziende agricole, industrie agroalimentari e comuni in energie pulita e fertilizzanti di alta qualità, promuovendo la transizione verso un’economia circolare.
Nel 2022, BTS ha ampliato le proprie attività con la creazione di BTS DevCo, una divisione dedicata allo sviluppo e alla gestione diretta di impianti di digestione anaerobica. Attualmente BTS DevCo gestisce 9 impianti di proprietà, dislocati nel nord Italia, per una produzione totale a regime di 30 milioni di metri cubi di biometano l’anno.
Con un forte impegno per la sostenibilità e l’innovazione, BTS continua a guidare la rivoluzione globale del biometano, offrendo soluzioni energetiche ecocompatibili e scalabili per un futuro a basse emissioni di carbonio. Il team del Gruppo BTS, che ha sedi in Italia (Affi) , in Francia (Oullins Cedex), Regno Unito (Leeds) e Stati Uniti (Annapolis), conta circa 150 professionisti di talento, capaci di integrare approcci e competenze multidisciplinari al servizio dei clienti.