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È un progetto di ricerca industriale avviato nel luglio 2019 e di durata biennale. È stato finanziato dal programma POR-FESR 2014-2020 della Regione Emila Romagna nel campo della Strategia di specializzazione intelligente (S3) ambito Energia e Sviluppo Sostenibile i cui concetti chiave sono: Economia circolare e sviluppo sostenibile.

Il progetto si pone come obiettivo generale l’ottimizzazione dell’intera catena del valore del trattamento depurativo dei reflui municipali ed industriali in ottica di economia circolare, proponendo soluzioni e tecnologie (KET) a TRL elevato per la chiusura dei cicli di beni primari come la risorsa idrica, gli elementi nutrienti e i fanghi di depurazione, anche in chiave di ottimizzazione energetica e di introduzione di nuovi scenari e modelli di business.

Il progetto è articolato in 5 Fasi principali:

1. Sviluppo di sistemi ICT prototipali per il monitoraggio on-line della qualità di reflui depurati e la definizione del loro destino ottimale al fine di favorire e verificare pratiche affidabili di riutilizzo diretto della risorsa.
2. Analisi degli effetti associati all’uso diretto di reflui trattati sul funzionamento di sistemi di irrigazione di precisione e su colture edibili coltivate in parcelle di terreno dedicate.
3. Valutazione di tecnologie e processi in grado di migliorare sia la sostenibilità che l’efficienza di rimozione di inquinanti nelle linee di trattamento di impianti di depurazione, favorendo il recupero di materie prime-seconde e valorizzandone l’impiego in ambiti di rimozione di nutrienti dalle acque reflue, in campo agricolo come fertilizzanti o a scopi energetici.
4. Indagine degli aspetti di sicurezza ambientale e sanitaria connessi alle pratiche di riutilizzo delle acque reflue trattate e dell’impiego agricolo dei fanghi di depurazione, in riferimento ai contaminanti emergenti ed alle microplastiche, su cui verrà avviata una sperimentazione di tecnologie di rimozione come possibile integrazione delle linee di trattamento impiantistiche.
5. Sviluppo di una piattaforma di Simbiosi Industriale per i processi di trattamento di reflui municipali ed industriali, al fine di promuovere e valorizzare percorsi virtuosi di rimpiego e riutilizzo di flussi di materia ed energia da applicare in ambiti produttivi in ottica di sostenibilità ambientale ed economica di sistema.

Il progetto mira all’implementazione di approcci di economia circolare e simbiosi industriale inerenti ai cicli di trattamento reflui (municipali ed industriali) proponendo nuove tecnologie, processi e modelli di business orientati a valorizzare l’intero potenziale di recupero delle risorse. A tale scopo, sono previste le seguenti attività:

• implementazione di tecnologie ICT per il monitoraggio on-line della qualità delle acque reflue depurate e sviluppo di protocolli automatici di controllo in accordo con la normativa vigente nazionale per il riutilizzo di acque reflue (D.M. 185/2003) così come con il nuovo regolamento comunitario (UE) 2020/741;

• valutazione degli effetti dell’applicazione di acque reflue depurate su parcelle coltivate in scala pilota, sia in termini di funzionalità dei sistemi di irrigazione intelligente, sia per la valutazione degli effetti agronomici associati alle pratiche di riutilizzo per dimostrarne la fattibilità, la sicurezza e le potenzialità;

• validazione di tecnologie per il recupero di materie prime seconde basate su:
  •  impiego di microalghe per il trattamento di flussi ad elevata concentrazione di nutrienti (es. flussi di surnatanti di ricircolo dalla linea fanghi) con la valorizzazione delle biomasse generate;
  • processi di trasformazione dei fanghi di depurazione mediante pirolisi + reforming, valutando l’opportunità di reimpiego delle materie prime seconde risultanti da tale processo (bio-char);
  • processi di trasformazione dei fanghi di depurazione mediante liquefazione idrotermica, valutando le opportunità di reimpiego delle materie prime seconde risultanti da tali processi (bio-olio).
• approfondimento degli aspetti di sicurezza connessi al riutilizzo idrico diretto mediante il monitoraggio di alcuni contaminanti emergenti nelle acque reflue, incluse le microplastiche, definendo opportune tecniche analitiche e sperimentando tecnologie per il loro trattamento depurativo;
• sviluppo ed implementazione di una piattaforma digitale per la valorizzazione di possibili percorsi di simbiosi industriale nel tessuto produttivo regionale.

The industrial research project started on July 2019 and has been funded by Emilia-Romagna Region POR-FESR 2014-2020 programme, within the intelligent specialisation strategy (S3) and with reference to the Circular Economy and Sustainable Development topics.

The general project objective is the optimization of the value chain related to the treatment of municipal and industrial wastewater by applying circular economy principles and proposing high TRL solutions and technologies (KET) in order to promote the closure of primary goods cycles such as water resource, nutrients and sludge, increasing the system efficiency in the energy use and introducing new business models.

The project is based on 5 main Work Packages:

• WP1. Development of prototype ICT systems for treated wastewater quality on-line monitoring and for the definition of its optimal uses, with the purpose to verify and promote safe and reliable practices for direct wastewater reuse.
• WP2. Analysis of the effects of direct use of treated wastewater on the efficiency of precision irrigation systems and on edible crops growth in a dedicated experimental field site.
• WP3. Evaluation of technologies and processes aimed at improving wastewater treatments plants (WWTPs) sustainability, promoting the recovery of raw materials to be re-used in wastewater treatment processes for nutrient removal, in agriculture as fertilizers or for energy production purposes.
• WP4. Investigation of the environmental and health safety aspects related to wastewater reuse and sewage sludge application in agriculture, with a specific focus on emerging contaminants (EC) and micro-plastics (MP). The project will also test technologies verifying EC and MP removal rates from wastewater and evaluating their potential implementation within WWTP treatment processes.
• WP5. Development of an Industrial Symbiosis Platform for municipal and industrial wastewater treatment processes in order to promote and enhance virtuous paths for waste materials and energy fluxes exchanges among productive sites in the view of increasing system environmental and economic sustainability.

The project aims to implement within the municipal and industrial wastewater treatment cycles the approaches set down by circular economy and industrial symbiosis ‘by proposing new technologies, processes and business models with the final purpose to enhance the overall potential for resource recovery. To this end, the planned activities are:

• implementation of ICT technologies for on-line monitoring of the quality of treated wastewater and development of automatic control protocols in accordance with the current national legislation for the wastewater reuse (DM 185/2003) as well as with the Regulation (UE) 2020/741;
• evaluation of the effects of the application of treated wastewater on planted pilot scale plots, for the analysis of the functionality of intelligent irrigation systems and for the assessment of the agronomic effects associated in order to demonstrate the feasibility, safety and potential of water reuse practices;
• validation of technologies for the recovery of secondary raw materials based on:
  • microalgae cultivation for the treatment of nutrient loaded streams (e.g. recirculated flows from the sludge treatment line) with the enhancement of the grown biomass;
  • transformation of sewage sludge by combining pyrolysis and reforming in order to evaluate the opportunity of reusing the derived secondary raw materials (bio-char);
  • transformation of sewage sludge by hydrothermal liquefaction in order to evaluate  the opportunities of reusing the derived secondary raw materials (bio-oil)).
• in-depth study of safety aspects connected to direct treated wastewater reuse by monitoring selected emerging contaminants (EC) and microplastics (MC), defining appropriate analytical techniques. Some technologies for their removal from wastewater will be tested;
• development and implementation of a digital platform to favor possible industrial symbiosis paths within the ER productive systems.

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