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Dissalazione con recupero energetico integrato, innovazione made in Italy

Arriva dall'ENEA e dall'azienda SEKO un nuovo sistema di pompaggio ad alta pressione per impianti di desalinizzazione con recupero energetico integrato.

dissalazione con recupero energetico
Foto di Krzysztof Pluta da Pixabay

Recupero circolare dell’energia

Un impianto di dissalazione con recupero energetico integrato, caratterizzato da costi contenuti e facilità di produzione. Questo l’obiettivo raggiunto da una nuova ricerca italiane del campo della desalinizzazione.

La dissalazione è una delle tante soluzioni su cui gli scienziati stanno lavorando per fare fronte alla crescente richiesta globale di acqua, un bene prezioso e indispensabile alla vita che scarseggia sempre di più. L’acqua dolce rappresenta infatti circa il 2,5% del totale, la maggior parte inglobata in ghiacciai, calotte polari e acque sotterranee, di cui solo lo 0,008% è accessibile.

Stress idrico grave per un terzo della popolazione mondiale

La crescita della popolazione, l’agricoltura e l’industrializzazione hanno aggravato il problema della penuria d’acqua: un terzo della popolazione mondiale è attualmente sottoposto a uno stress idrico grave, destinato ad aumentare. Una delle soluzioni più promettenti per superare la carenza idrica è rappresentata proprio dagli impianti di dissalazione: sono quasi 16 mila nel mondo – per lo più in Medio Oriente e nel Nord Africa – e producono circa 95 milioni di metri cubi di acqua desalinizzata al giorno per uso umano.

Uno degli ultimi passi avanti in questa direzione è quello fatto da ENEA e SEKO, azienda italiana leader mondiale nel trattamento delle acque. Si tratta di un innovativo sistema di pompaggio ad alta pressione per impianti di dissalazione dell’acqua a osmosi inversa con recupero energetico integrato.

Tra le tecnologie più diffuse c’è l’osmosi inversa – una delle tecnologie più diffuse – con cuisi producono oltre 65 milioni di metri cubi di acqua potabile al giorno, pari a circa il 70% del volume di acqua desalinizzata complessiva.

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Dissalazione con recupero energetico

«La dissalazione e il risparmio energetico ad esso associato sono fondamentali per la nostra azienda e possono aprire notevoli sviluppi di mercato. Siamo stati subito entusiasti nell’affiancare ENEA in questo progetto di innovazione, che sposa in pieno la mission dell’azienda, volta da sempre a esplorare nuove prospettive di crescita. Questa collaborazione ci consente infatti di partecipare alle competenze di ENEA e al contempo di condividere la nostra esperienza tecnico-commerciale in questo ambito», dichiara Maurizio J. Bruno, Technical Marketing Manager di SEKO.

Gli inventori del brevetto su cui si basa il prototipo sono Giuseppe Corallo e Aldo Franchi. Il gruppo di ricerca è formato da Daniele Pizzichini, Claudio Russo e Gian Paolo Leone del Laboratorio ENEA di Bioprodotti e bioprocessi, Divisione Biotecnologie e agroindustria.

Il prototipo è stato realizzato grazie a POC (Proof of Concept ENEA), un programma di finanziamento dedicato alla collaborazione con le imprese. Il programma POC finanzia progetti con le imprese finalizzati allo sviluppo e all’innovazione tecnologica per il mercato, partendo dai risultati della ricerca dell’ENEA, in un approccio di open innovation.

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Potabilizzare l’acqua di mare

Il prototipo per la dissalazione progettato da ENEA e SEKO è pensato per piccole comunità, isole e PMI. Ha costi contenuti, è di facile sviluppo industriale e il gruppo di ricerca ritiene che sia possibile diminuire il suo consumo energetico. Infatti, la nuova tecnologia usata nel prototipo per la dissalazione usa una componentistica di ampia diffusione, a basso costo e integrabile anche in impianti di piccola e media taglia (50-600 litri/ora). Gli impianti attualmente disponibili sul mercato sono solo di dimensioni medio-grandi (superiori a 2.000 litri/h) e soprattutto sono molto costosi.

SEKO perfezionerà la tecnologia con l’obiettivo di renderla disponibile nelle diverse dimensioni richieste dal mercato.

I sistemi di dissalazione attuali per potabilizzare l’acqua di mare ed eliminare le impurità si basano principalmente sul processo di osmosi inversa che la filtra attraverso una membrana: un processo che richiede molta energia.

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Recuperare l’energia dallo scarto

Come spiegano i ricercatori dell’ENEA, «il 90% del dispendio energetico totale di tali processi è imputabile ai sistemi di pompaggio e la maggior parte dell’energia fornita al fluido (in termini di pressione e portata) rimane nello scarto del processo. Integrare gli impianti di dissalazione a osmosi inversa con dispositivi come quello di ENEA-SEKO, in grado di recuperare l’energia dallo scarto per riutilizzarla nello stesso processo, permette ingenti risparmi sui costi energetici. Inoltre, costi contenuti, efficienza, facile scalabilità e durata in esercizio permetteranno di soddisfare la domanda di nuovi utenti, in un’ottica di sostenibilità ambientale e di uso efficiente delle risorse energetiche e idriche».


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.