Team da sinistra a destra: Danilo Vuono, Responsabile area Produzione, Ricerca e Sviluppo; Basiliano Roberto, Responsabile area Risorse Umane e Logistica; Laura Lamonica, Responsabile area Marketing e Comunicazione; Diana Calderazzo, Responsabile area Amministrativa e Commerciale
Innovacarbon è una startup fondata a Milano nel 2019 che, dopo dieci anni di studi sulle nanotecnologie, ha ideato un sistema innovativo per la depurazione delle acque industriali e la bonifica dei siti inquinati. Il filtro progettato da Innovacarbon è rigenerabile e riutilizzabile decine di volte ed è composto da una colonna cilindrica, contenente nanotubi di carbonio (CNTs)su materiale inerte.
di Carla Devecchi
L’acqua, pur essendo considerata una risorsa rinnovabile, è limitata; la domanda di trattamento delle acque, comprese le acque reflue, è cresciuta di pari passo con l’industrializzazione. Ciò ha favorito lo sviluppo di nuove tecnologie sempre più performanti e, per quanto possibile, a basso costo.
Il bilancio idrico è negativo poiché il consumo di acqua è più veloce della fase di recupero e la quantità d’acqua inquinata tende a prevalere su quella primaria perciò non basta una semplice riduzione di consumi.
Il mercato del trattamento delle acque civili e delle acque reflue è rappresentato da un’ampia gamma di aziende, private e pubbliche, che utilizzano diverse tecnologie in settori quali:
trattamento delle acque reflue municipali
industria alimentare e delle bevande
industria della cellulosa e della carta
industria marittima
pollame e l’acquacoltura
sanità
industria chimica
La principale quota di mercato rimanda ai primi due segmenti (trattamento municipale delle acque reflue e all’industria di trasformazione degli alimenti e delle bevande).
Il trattamento delle acque è uno dei punti cardine del futuro tecnologico, poiché la richiesta di prodotti altamente efficienti nella depurazione è in continuo aumento.
Innovacarbon è una startup nata con lo scopo di dare risposta ai problemi di natura ambientale attraverso l’utilizzo delle nanotecnologie e di contribuire alla salvaguardia delle risorse naturali. L’ottica è quella di un’economia circolare innovativa in cui nulla è sprecato e in cui le risorse vengono gestite in modo sostenibile.
La tecnologia sviluppata ha abbattuto le barriere applicative che fino ad ora hanno impedito l’utilizzo dei nanotubi di carbonio esistendo il problema di applicazione chiamato “drag-flow”. I nanotubi di carbonio in campo ambientale sono di difficile impiego: presentandosi sotto forma di polveri, durante il passaggio delle acque inquinate, i nanotubi di carbonio verrebbero trascinati e dispersi. Il team di Innovacarbon è riuscito a superare questo problema depositando i nanotubi su materiale inerte, quindi bloccando queste polveri su dei supporti. Il prodotto finale risponde a quelle esigenze globali come il riutilizzo delle acque, la riduzione degli sprechi e una gestione controllata dei rifiuti, specialmente se di tipo industriale.
Il superamento delle barriere all’utilizzo dei nanotubi ha permesso, così, lo sfruttamento delle loro eccellenti proprietà di adsorbimento nei confronti di sostanze come oli esausti, idrocarburi, polifenoli, coloranti industriali, diserbanti, pesticidi, fitofarmaci, TEX, BEX e tensioattivi.
La tecnologia presentata è il frutto di una profonda conoscenza nel campo delle nanotecnologie.
Gli studi in fase di ricerca e sviluppo condotti sin dal 2012 fino al 2015 hanno portato alla definizione di un processo di produzione industriale dei nanotubi supportati a basso costo.
Il lavoro del team, guidato dall’ing. Vuono, ha portato all’ottimizzazione di un filtro a base di nanotubi di carbonio in grado di abbattere un’ampia gamma di sostanze organiche presenti negli scarichi industriali.
Gli studi in fase di ricerca e sviluppo hanno condotto a numerosi test applicativi su molteplici sostanze presenti nelle acque di scarico, come coloranti industriali tessili, idrocarburi (gasolio, benzine verdi, kerosene ecc.) e oli esausti.
I risultati raggiunti finora permettono la produzione di almeno 3 t di materiale adsorbente, pari a circa 145-150 filtri rappresentati da moduli da 20-25 Kg di nanotubi supportati, sintetizzati da quattro linee di produzione.
Il prodotto è stato concepito in modo da evitare il pericolo di trascinamento di nanomateriale nelle correnti di acqua depurata e permette di utilizzare filtri già presenti sul mercato a basso costo e con tecnologia ampiamente consolidata.
Tutta la tecnologia inerente a questo metodo di sintesi, unitamente a diversi esempi relativi alle diverse metodiche di applicazione su molteplici scarichi industriali e acque contaminate da sostanze organiche, è raccolta in un brevetto la cui domanda di estensione internazionale sta seguendo l’iter di accettazione.
La sorprendente performance del materiale adsorbente rende un filtro così concepito adatto anche alla bonifica di siti inquinati da sversamento accidentale di petrolio, gasolio ed altre sostanze organiche come pesticidi ed erbicidi, anche in quantità, molto “difficilmente trattabili” con altre tecnologie. Un altro punto di forza del prodotto e della tecnologia ad esso connessa è la possibilità di rigenerare del materiale adsorbente e, quindi, la possibilità di riutilizzo del filtro anche decine di volte senza alcuna flessione nella sua efficienza. La fase di rigenerazione, effettuata con un semplice lavaggio con solvente, permette poi di recuperare la sostanza adsorbita ed anche il solvente stesso. Entrambi possono essere riutilizzati: il primo nella filiera delle vendite o nei processi produttivi ed il secondo nei cicli di rigenerazione.
APPLICAZIONI
Il materiale adsorbente ha una azione importante verso più inquinanti come oli esausti, idrocarburi, polifenoli, coloranti industriali, diserbanti, pesticidi, fitofarmaci, tensioattivi e altri, abbattendoli anche se in piccole tracce. È di facile integrazione nei processi di produzione grazie alla sua versatilità di applicazione anche in impianti di depurazione preesistenti e importante è la rigenerazione che permette il riutilizzo per n cicli mantenendo inalterate le sue elevate performance. Il recupero degli inquinanti, se richiesto dal cliente, permette il reinserimento degli stessi nei processi produttivi per cui queste sostante, da inquinanti, possono tornare ad essere risorse. Tale filtro potrebbe trovare applicazione in vari settori: • L’industria tessile utilizza molta acqua che è usata per pulire la materia prima e in molte fasi di flusso durante l’intera produzione. Le acque reflue prodotte devono essere pulite da grasso, olio, colore e da altri prodotti chimici usati durante le numerose fasi di produzione. In questo caso è prevista la rigenerazione e il recupero del materiale filtrato per riinserirlo nel ciclo produttivo. Le acque di scarico dei coloranti così recuperate servono a diminuire i costi di gestione dell’intero processo di tintoria • L’industria conciaria dove avvengono le più antiche lavorazioni di materiale naturale Essa è caratterizzata da un elevato consumo d’acqua… I reflui di conceria sono generalmente di colorazione grigio verdastra, torbidi e spesso putridi dove il contenuto di inquinanti organici è elevatissimo con presenza anche di solfuri e cromo • Le aziende alimentari per la lavorazione dei prodotti pronti, utilizzano un elevato quantitativo di risorsa idrica e pertanto necessitano di trattare e depurare le acque reflue del loro ciclo produttivo per eliminare eventuali residui di pesticidi e fitofarmaci. Per quanto riguarda gli scarichi degli oleifici si possono trattenere i polifenoli, con marcate proprietà antiossidanti che, per esempio, avrebbero mercato nell’industria cosmetica». • I reflui dell’industria chimica e petrolchimica presentano caratteristiche fortemente variabili a seconda del processo e del sito produttivo: si parte da acque pulite, di raffreddamento per arrivare a reflui fortemente tossici. • Società di bonifica che effettuano bonificazioni istallando impianti chimico-fisici per la messa a norma di un’area. • Nelle autofficine, lavaggi auto, vi è una massiccia presenza di oli minerali ed idrocarburi che vanno trattati per essere separati dalle acque discarico
MIGLIORE PERFORMANCE
Il filtro concepito da Innovacarbon risulta adatto anche alla bonifica di siti inquinati da sversamento accidentale di petrolio, gasolio ed altre sostanze organiche come pesticidi, erbicidi, anche solo in tracce, etc. Il prodotto presenta una migliore performance depurativa rispetto alle tecnologie attualmente in uso come la tecnologia a membrana con ultrafiltrazione, micro-filtrazione e, processi a base di carboni attivi. RIGENERAZIONE DEL MATERIALE ADSORBENTE La soluzione presenta il vantaggio di poter recuperare la sostanza adsorbita, se di interesse tecnologico e/o finanziario. Vi sono, infatti, sostanze organiche che, se scaricare nelle acque reflue, rappresenterebbero una minaccia per l’ambiente e per l’uomo, ma, se recuperate, potrebbero essere riutilizzate come materie prime per i processi produttivi o reinserite nella filiera delle vendite, senza alcun tipo di modifica nelle loro proprietà chimico-fisiche. Esempi calzanti possono essere i coloranti recuperati e riutilizzati nelle lavorazioni delle industrie tessili e gli idrocarburi accidentalmente riversati in mare che potrebbero diventare materie prime dell’industria farmaceutica. In conclusione l’utilizzo del nuovo filtro porterà a zero rifiuti. IL PROCESSO DI PRODUZIONE La lavorazione del filtro adsorbente è concepita organizzando la sequenza produttiva in tre sezioni: preparazione del supporto, sintesi del nanomateriale e assemblaggio filtri. Tutte le fasi sono eseguite presso la sede operativa di Innovacarbon. Nelle prime due sezioni di produzione si effettua uno step di lavorazione ottimizzato per ottenere il miglior materiale adsorbente possibile. La prima fase di preparazione consiste nel pretrattamento della superficie del supporto, costituito da un materiale termicamente e chimicamente inerte. La seconda fase (produzione nanomateriale) è rappresentata dalla reazione dei nanotubi sul materiale inerte. Il processo è di tipo batch e utilizza un metodo di sintesi adatto alla produzione industriale e poco costoso. Le linee di produzione del nanomateriale, che costituiscono il nerbo dell’intero processo, sono composte da una muffola tubolare e un reattore in vetro di quarzo, il cui sbocco è posto all’interno di una cappa chimica per permettere al personale addetto di caricare il supporto prettrattato nel reattore e scaricare il materiale adsorbente ottenuto in tutta sicurezza. La terza sezione (assemblaggio filtri) consiste nel carico del materiale adsorbente nell’apposita locazione e nel montaggio delle componenti meccaniche, come pompe di mandata, valvole e condotte, atte a completare il prodotto e renderlo disponibile alla vendita. In alcuni casi di industrie mirate al trattamento delle acque la sicurezza dell’operatore è messa a rischio mentre l’utilizzo di questo filtro non implica alcun contatto con le sostanze inquinante e quindi si lavora in piena sicurezza operativa
