Vienna dice stop al gas russo: si pompano le acque reflue per riscaldarsi

Tubi nuovissimi trasportano le acque reflue attraverso tre enormi pompe di calore nell’impianto più potente del suo genere in Europa, capace di riscaldare fino a 56.000 abitazioni. Vienna sta sperimentando una soluzione a basse emissioni di carbonio per ridurre la dipendenza dal gas russo. Le vecchie caldaie sono scomparse: qui l’inquinante combustibile fossile è sostituito da una risorsa proveniente dal vicino impianto di trattamento delle acque reflue e valorizzata dalla centrale idroelettrica.
“100% locale e rinnovabile”, spiega la responsabile del progetto Linda Kirchberger, che lavora per Wien Energie, il principale fornitore di energia della capitale austriaca di quasi 2 milioni di abitanti. “Usiamo le pompe per prelevare sei gradi dalle acque reflue e reimmetterle” nei 1.300 chilometri di tubature per il riscaldamento che corrono sotto la città, rendendola una delle reti più grandi del continente, dice l’esperta.

Vienna sta vincendo su tutti i fronti: sta riducendo la sua ancora forte dipendenza dagli idrocarburi acquistati dalla Russia in guerra con l’Ucraina, diversificando al contempo le fonti di approvvigionamento. Oltre il 40% del consumo finale di energia per il riscaldamento e l’acqua calda nella città è ancora coperto dal gas naturale, secondo i dati ufficiali pubblicati dal Comune sul suo sito web. Da qui al 2027, un totale di 112.000 abitazioni saranno collegate al nuovo sistema, in funzione da dicembre. Gli impianti personalizzati sono stati forniti da una fabbrica in Francia appartenente all’azienda americana Johnson Controls.

Sebbene le pompe di calore domestiche siano più conosciute (utilizzano il calore dell’aria) e siano sovvenzionate in alcuni Paesi come la Germania e la Francia, possono essere installate anche su scala molto più ampia. Anche altre città europee stanno puntando su questa innovazione, che si basa su “una nuova fonte di energia che si trova in abbondanza sotto i nostri piedi in ogni area urbana”, sottolinea l’esperto Florian Kretschmer, dell’Università di Vienna per le risorse naturali e le scienze della vita (BOKU).

Le acque reflue sono dunque il nuovo oro nero? In ogni caso, il loro recupero è già una prassi comune nell’Europa settentrionale e in Svizzera, e l’acqua reimmessa nel fiume dopo essere stata ridotta di qualche grado diventa un vantaggio, sullo sfondo del riscaldamento globale.

A fare da sfondo a questo investimento iniziale di 70 milioni di euro a Vienna, deciso quattro anni fa, è il riconoscimento nel 2018 da parte dell’Unione Europea – di cui l’Austria fa parte – delle acque reflue come fonte di energia rinnovabile. Lars Nitter Havro, analista di Rystad Energy, sottolinea che “l’Europa ha compiuto progressi significativi in termini di soluzioni di riscaldamento sostenibili”, fondamentali nella lotta ai cambiamenti climatici. Ma “il recupero del calore dalle acque reflue per il riscaldamento collettivo è ancora agli inizi” e, per essere redditizia, questa tecnologia deve essere utilizzata per migliaia di abitazioni. L’analista sottolinea che quasi la metà delle abitazioni nell’Ue è alimentata da combustibili fossili e il riscaldamento genera attualmente circa 4 miliardi di tonnellate di CO2, circa l’8% di quelle globali.

“È chiaro che dobbiamo rivedere il nostro sistema energetico per raggiungere l’indipendenza”, osserva Linda Kirchberger, facendo eco agli sforzi dei Paesi dell’Ue per ridurre la loro domanda di gas, in particolare dalla Russia, di fronte allo shock del conflitto in Ucraina. Con questo nuovo impianto, Vienna compie un primo passo verso “un approvvigionamento sicuro, che garantirà anche la stabilità dei prezzi”, un aspetto importante alla luce della recente impennata dei costi che ha scosso l’Europa.

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Dai fanghi al carburante: in Danimarca arriva il ‘petrolio green’ dalle acque reflue

Photo credit: Henrik Olsen

Se ne parla da molto tempo e sia i maggiori fondi danesi che l’Ue hanno investito milioni di euro nello sviluppo di questa tecnologia. I ricercatori danesi hanno trascorso migliaia di ore nei loro laboratori e le aziende hanno iniziato a prepararsi per una nuova impresa che ora sembra essere più vicina. E’ possibile, infatti, convertire i fanghi delle normali acque reflue in un potente tipo di combustibile che può sostituire quelli fossili negli aerei, nelle navi e nei camion. “Il petrolio grezzo che otteniamo dai fanghi è molto simile al petrolio fossile che già conosciamo e può essere raffinato in cherosene per il carburante dell’aviazione, ad esempio. È una tecnologia che potrebbe essere molto importante per un trasporto più rispettoso del clima“, afferma Patrick Biller, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Biologica e Chimica dell’Università di Aarhus.

La tecnologia si chiama liquefazione idrotermale, o HTL, e si basa su un principio semplice. I fanghi vengono riscaldati a 325 gradi centigradi ad alta pressione fino a trasformarsi in un olio biocrudo che viene recuperato per essere raffinato in diversi tipi di carburante. Secondo Patrick Biller, questa tecnologia offre anche una nuova soluzione a un problema ambientale importante, perché permette di non depositare i fanghi di depurazione sui terreni agricoli. “Sappiamo che in molti casi i fanghi contaminano i terreni agricoli con un cocktail di metalli pesanti, microplastiche e residui di farmaci, e un effetto collaterale positivo della nostra ricerca è che ora possiamo evitarlo“, afferma.

Nell’impianto di prova situato a Foulum, presso l’AU di Viborg, i ricercatori dell’Università di Aarhus possono oggi ottenere un ritorno energetico dai fanghi delle acque reflue pari a circa il 340%. Ciò significa che il contenuto energetico dell’olio biocrudo verde finito è più di tre volte superiore all’energia necessaria per produrlo. “La nostra esperienza sperimentale con la conversione dei rifiuti umidi delle acque reflue in carburante è molto positiva, quindi abbiamo grandi aspettative per i prossimi passi, quando dimostreremo che la tecnologia è efficace anche nel mondo reale“, afferma Patrick Biller.

Ora i ricercatori sono in attesa delle approvazioni normative finali prima di poter spostare le attività sperimentali dal laboratorio all’area portuale di Fredericia. Qui, con il supporto dei ricercatori, la startup Circlia Nordic installerà un nuovo e più grande progetto dimostrativo HTL presso l’impianto di trattamento delle acque reflue. Lo faranno in collaborazione con Fredericia Spildevand og Energi, Krüger e la raffineria Crossbridge Energy. Se tutto andrà bene, l’anno prossimo potranno realizzare il sogno di far funzionare aerei, navi e camion con i fanghi.
Il nuovo impianto dimostrativo può produrre 1.400 tonnellate di biopetrolio all’anno. In teoria, se i ricercatori avessero accesso a tutti i fanghi provenienti da tutti gli impianti danesi di trattamento delle acque reflue, questi corrisponderebbero a circa il due per cento del consumo totale di combustibili fossili della nazione. Quando i fanghi sono stati trasformati in biopetrolio, resta solo la frazione inorganica, dove si concentra tutto il fosforo che potrebbe essere impiegato come prezioso fertilizzante.

E poi c’è l’acqua, che “costituisce il 90% del materiale che esce dall’impianto HTL quando viene alimentato con fanghi di depurazione, e negli esperimenti quest’acqua era estremamente inquinata“, spiega Leendert Vergeynst, professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Biologica e Chimica dell’Università di Aarhus. “Ottimizzare le tecnologie di purificazione dell’acqua significa comprendere l’interazione tra i microrganismi e gli inquinanti presenti nell’acqua e avere un controllo completo sui processi biochimici. Questo ci permette di rimuovere residui farmaceutici, biocidi, ormoni e nutrienti“, precisa. I batteri che si nutrono della miscela di nutrienti e materiali organici presenti nell’acqua sporca crescono rapidamente e diventano una massa appiccicosa che deve essere rimossa regolarmente. I ricercatori stanno quindi già studiando come utilizzare questa ‘zuppa’ di batteri per scopi utili. Ad esempio, come nuova biomassa nell’impianto HTL per la conversione in altro petrolio.

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Trasformare acque reflue in energia: il progetto a Parigi

Riscaldare con le acque reflue di bagni, docce e lavastoviglie? La città di Parigi, con il suo incomparabile sistema fognario, lo sta sperimentando con l’ambizione di trasformare i caloriferi di cinque edifici pubblici, e molto altro in futuro. Vicino a Place du Colonel-Fabien, nel 10° arrondissement della capitale francese, una dozzina di operai in tuta bianca, muniti di imbracature di sicurezza, elmetti, guanti e stivali, viaggiano avanti e indietro tra la strada e il seminterrato, attraverso una copertura fognaria. Quattro metri e una doppia scalinata più in basso, potrebbe essere in gioco una parte del futuro energetico di Parigi e dei suoi due milioni di abitanti.

Suez, che è stata scelta per eseguire i lavori e gestire il sito per un importo di due milioni di euro, sta installando un doppio scambiatore di calore lungo 60 metri, uno su ciascun lato del collettore d’acqua, per fornire il 60% del riscaldamento a cinque edifici pubblici vicini: tre scuole, una palestra e una piscina per bambini. Per il momento, per sei mesi, il flusso delle acque reflue viene interrotto da una diga per liberare il canale di scolo, il fondo del tubo, e installare il dispositivo. Lo scambiatore di calore, una sottile piastra di un centimetro di spessore, è integrato con il cemento nella parete verticale.
È a contatto con questi scambiatori che l’acqua “rilascia le sue calorie, che vengono trasportate alle due pompe di calore installate negli edifici”, spiega Damien Balland, responsabile dell’innovazione e delle prestazioni energetiche della Città di Parigi. Si tratta di una tecnologia “reversibile”, spiega l’ingegnere, poiché la temperatura dell’acqua di scarico varia tra i 13°C in inverno e i 20°C in estate, cioè rispettivamente più e meno della temperatura esterna. In questo modo, l’operatore “può produrre calore in inverno e fresco in estate”, afferma Balland. Nel contesto della crisi energetica e climatica, il Comune pensa di aver trovato una risorsa senza soluzione di continuità, vantandosi del fatto che è urbana, continua e “poco utilizzata”, che non emette gas serra e che ha una soglia di redditività “relativamente bassa”.

Non si tratta di una novità nazionale: Bordeaux e Levallois-Perret (Hauts-de-Seine) stanno sperimentando questo sistema da un decennio. A Parigi è addirittura il secondo progetto di recupero del calore dalle fognature: il municipio dell’XI arrondissement e una scuola vicina sono stati i pionieri nel 2019. Da allora le fognature hanno fornito il 30% del loro consumo energetico, secondo il municipio centrale. In Francia ci sono “una ventina di progetti”, ma la capitale è particolarmente adatta con i suoi 2.600 km di rete sotterranea, afferma Cédric Reboulleau, responsabile del dipartimento progetti di energia rinnovabile della città. L’installazione di queste piastre richiede, oltre agli “edifici da rifornire nelle vicinanze”, fognature sufficientemente grandi, senza curve, e la presenza di un collettore principale per avere “acqua in ogni momento”, elenca Damien Balland. L’operatore deve anche monitorare l’eventuale insabbiamento del canale di scolo, che può influire sulla produttività degli svincoli. E quelli di Parigi sono “ispezionati molto regolarmente”, dice Balland.
Una manna dal cielo, quindi, per la sindaca socialista Anne Hidalgo, che ha fatto della transizione ecologica la priorità numero uno del suo secondo mandato. La città sta studiando altri 14 siti per progetti simili. Votato nel 2018, il piano climatico della città di Parigi prevede la neutralità delle emissioni di carbonio nel 2050.

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