PROCESSI AVANZATI DI RECUPERO DI RISORSE ED ENERGIA DAL TRATTAMENTO DI REFLUI, RIFIUTI, BIOMASSE NEL SEGNO DELL’ECONOMIA CIRCOLARE

Missione 2, Componente 1: Economia Circolare e Agricoltura sostenibile

Rifiuti, Sostenibilità, Economia circolare, Agricoltura, Mezzogiorno.

L’aumento demografico a livello globale, gli impatti avversi del cambiamento climatico e la riduzione della resilienza degli ecosistemi esigono un miglior utilizzo delle risorse che abbiamo a disposizione perseguendo un percorso di piena sostenibilità ambientale. Si prevede infatti che nei prossimi trent’anni il consumo complessivo di combustibili fossili, metalli, minerali raddoppierà, e parallelamente la produzione di rifiuti aumenterà del 70 % entro il 2050. La scarsa reperibilità delle materie prime è diventata materia ancor più critica nella società post-COVID. Una corretta gestione dei rifiuti, tramite la prevenzione a monte, favorendo la riciclabilità ed aumentando il tempo di vita dei prodotti anche tramite il riutilizzo, nonché il recupero di risorse, garantirà un uso più sostenibile delle risorse naturali ed una riduzione degli impatti sul clima in linea con gli obiettivi 2050 del Green Deal. In questo contesto l’agricoltura sostenibile è un terreno fertile: dal settore primario arrivano rifiuti urbani, reflui zootecnici, scarti alimentari che costituiscono una miniera rinnovabile per il recupero di elementi che giocano un ruolo centrale per il suolo (vedi carbonio organico, fosforo, azoto, potassio), ma anche molta acqua. In ottica di economia circolare occorre mettere a sistema questi settori al fine di ripristinare la fertilità dei suoli (per maggiore sicurezza alimentare, e valorizzazione dei servizi ecosistemici) promuovendo l’agricoltura sostenibile anche nelle aree marginali. La valorizzazione integrata dei rifiuti organici e dei reflui municipali, con la produzione di acqua depurata, fertilizzanti e compost, indispensabili per la fertilità dei suoli, e di bioenergia, garantirebbero annualmente 15 miliardi di euro di fatturato e 12mila posti di lavoro.
Per questo vi è un sempre più crescente interesse verso lo sviluppo di un nuovo modello economico circolare, in cui i biomasse/rifiuti/scarti diventano materie prime per la produzione sostenibile di nuovi beni (dai bio-based products al compost, alle bioplastiche) senza trascurare il recupero di energia rinnovabile ottenendo la chiusura dei cicli delle risorse e l’ottimizzazione del loro uso all’interno di uno specifico ambito economico territoriale. Ciò richiede nuove conoscenze e una più stretta interazione tra il settore della ricerca e quello industriale, e vale per tutti i settori economici, in tutti i loro aspetti, e comprende anche l’agricoltura, la silvicoltura, la pesca e l’acquacoltura. In dettaglio, nell’European Green Deal si fa riferimento alla necessità che la ricerca scientifica alimenti visioni “pionieristiche”, puntando alla soluzione di esigenze e problemi mettendo in comunicazione settori sinora sconnessi, mediante soluzioni innovative ed allo stesso tempo sostenibili.

Il contributo della ricerca scientifica può essere determinante per realizzare gli obiettivi generali della componente 1 della missione 2:

Miglioramento della capacità di gestione efficiente e sostenibile dei rifiuti e avanzamento del paradigma dell’economia circolare necessita della conoscenza del ciclo dei rifiuti, in particolare dei processi di trattamento e riciclaggio dei rifiuti organici, e dello sviluppo di nuove tecnologie sostenibili per riciclare e trasformare scarti, biomasse e rifiuti in intermedi di interesse industriale, materiali e biocarburanti da immettere sul mercato.
In questo ambito l’IRSA svolge da anni ricerca multidisciplinare applicata e di frontiera finalizzata a contribuire all’implementazione dell’economia circolare, attraverso lo sviluppo di processi e soluzioni tecnologiche, economicamente e ambientalmente sostenibili, volte a valorizzare reflui, rifiuti e scarti organici mediante il riutilizzo, il riciclo ed il recupero. Tale approccio si integra perfettamente nel concetto di “bio-raffineria” intesa come piattaforma tecnico-scientifica che opera l’estrazione ed il recupero di componenti (fosforo, cellulosa, lipidi, zuccheri) e la trasformazione di rifiuti in bio-prodotti ad elevato valore aggiunto, con potenziale applicativo in molti settori, ed energia rinnovabile. Negli anni le competenze dell’IRSA su bioeconomia, salvaguardia dell’ambiente e innovazione tecnologica nel campo di rifiuti urbani, nonché sulla gestione di biomasse (da acquacoltura, da fitorimedio) e sull’ottimizzazione di protocolli per la classificazione come sottoprodotti di terre e rocce da scavo si sono consolidate anche grazie al trasferimento tecnologico (vedi brevetti, sperimentazioni su impianti pilota, e molteplici progetti commerciali), alle attività di advisory a livello nazionale, e al supporto alle amministrazioni territoriali per lo sviluppo sostenibile e competitivo, nonché di aziende inserite nel contesto del trattamento dei rifiuti.

Sviluppo di una filiera agroalimentare sostenibile, migliorando le prestazioni ambientali e la competitività delle aziende agricole necessita sia di conservazione e valorizzazione del suolo che delle opportunità offerte dalla chimica verde in ottica di sostenibilità ambientale ed economica.
Le emissioni di contaminanti possono infatti influire sulla qualità delle funzioni del suolo e sulla qualità dell’acqua e, quindi sulla filiera agroalimentare, con evidenti rischi per la sicurezza alimentare e la salute umana.
Da anni l’IRSA si occupa dello sviluppo di tecnologie sostenibili come il biorimedio fitoassistito per rimuovere, trasformare o contenere le sostanze tossiche nei suoli (le biomasse da fitorimedio possono essere poi valorizzate trasformandole ad esempio in biochar). Parallelamente il materiale biologico derivante da colture alternative, quali le microalghe/cianobatteri o da sottoprodotti e scarti di lavorazione delle filiere agro-alimentari può fornire la biomassa utile per la produzione di sostanze con molteplici finalità, agricole e non solo, sostituendo materiale di origine fossile o minerale, non rinnovabile. L’IRSA ha competenze nel settore della chimica verde che comprendono anche tecniche innovative di caratterizzazione di biomasse complesse, estrazione e purificazione di molecole bioattive e trasformazioni chimiche avanzate delle frazioni lignocellulosiche e di scarti agroalimentari.

Sviluppo di progetti integrati (circolarità, mobilità, rinnovabili) su isole e comunità richiede competenze su temi di bioeconomia e circolarità per rendere le piccole isole autonome e green.
Lo studio e l’ottimizzazione di soluzioni tecnologiche innovative che puntino alla riduzione di emissioni e rifiuti, alla rigenerazione e ripristino della salute dei suoli e di conseguenza dei cittadini, così come lo sviluppo delle aree marginali, rappresenterebbero un’occasione di crescita inclusiva e sostenibile, specie per le aree del Mezzogiorno. La valorizzazione in loco del carbonio rinnovabile derivante da risorse biologiche, ma anche dalla CO2 e dalla frazione organica dei rifiuti, con produzione di biogas per produrre energia elettrica e termica, unita anche al compost da compostiere di prossimità creando così sinergie tra le aree rurali ed urbane innescherebbe uno sviluppo sinergico delle filiere produttive in modo equilibrato e trasversale. L’IRSA dispone di tutte gli expertise necessari per seguire tutte le varie fasi offrendo supporto e un know-how acquisito da decenni.

A conferma del ruolo e delle competenze sviluppate in tale settore, l’Istituto IRSA è stato esplicitamente citato nella Tab. 23-I del documento S3 della Regione Lazio (2014-2020) tra gli Istituti del CNR dedicati alla Green Economy.

Progetti attivi nel 2021 (i dati si riferiscono al budget totale dei progetti):

n. 2 progetti europei (circa 250.000 €)
n.2 progetti istituzionali nazionali (220.000 €)
n.8 progetti commerciali (circa 750.000 €)

Brevetti:

• Procedimento di esterificazione diretta in fase omogenea di acidi organici e procedimento per la preparazione di biodiesel (2017) Nr. Brevetto: IT201700038638A1
• Procedimento di separazione di una frazione lipidica ricca in acidi grassi liberi da materiali di scarto (2019) Nr. Brevetto: IT201800003594A1
• Processo di separazione e purificazione di ficobiliproteine (2020) Nr. Brevetto: IT102018000006062

Presenza in tavoli tecnici:

• Tavolo tecnico al Ministero dell’Ambiente per supporto alle attività di recepimento delle direttive europee su discariche e gestione dei rifiuti organici (2019-2020)
• Tavolo tecnico con ISPRA, MATTM, ISS, ARPA Toscana e 2 società private per la realizzazione di un Protocollo per la valutazione della compatibilità ambientale delle terre e rocce da scavo (2016)