Tintorie e Progetto WASATEX

Water Saving Processes for Textile Production

Il progetto WASATEX (Water Saving Processes for Textile Production) è un’iniziativa europea volta a ridurre l’impatto ambientale dell’industria tessile attraverso il riciclo e il riutilizzo delle acque di processo. Implementato nello stabilimento Olimpias Tekstil di Osijek, in Croazia, il progetto mira a depurare le acque reflue per renderle nuovamente utilizzabili nei cicli produttivi, con l’obiettivo di riciclare fino al 70% dell’acqua impiegata.

Tecnologie chiave utilizzate nel progetto:

1. Bioreattore a membrana (MBR): Rimuove solidi sospesi, biomassa e batteri, producendo un’acqua limpida con bassa concentrazione di materia organica.
2. Filtri a resina decoloranti: Eliminano colore, COD e tensioattivi residui.
3. Filtri addolcitori e torre decarbonatativa: Riducono la durezza dell’acqua, rimuovendo calcio, magnesio e alcalinità.
4. Osmosi inversa (RO): Elimina sali solubili, solfati, cloruri e altre impurità, ottenendo un’acqua di elevata qualità.
5. Nanofiltrazione (NF): Tratta le reiezioni dell’osmosi inversa, separando i sali monovalenti e producendo una salamoia riutilizzabile nei processi di tintura.
6. Sistema OX: Distrugge molecole organiche complesse ad alto peso molecolare, riducendo ulteriormente il COD e il colore.

Risultati attesi:

• Riduzione del consumo idrico: Diminuzione del prelievo d’acqua dai pozzi fino al 65%, pari a circa 1.020 m³/giorno.
• Risparmio energetico: L’acqua riciclata, avendo una temperatura di circa 30°C rispetto ai 15°C dell’acqua di pozzo, consente un minor consumo di energia per il riscaldamento nei processi produttivi.
• Miglioramento della qualità del prodotto: L’utilizzo di acqua trattata di elevata qualità garantisce colori più stabili e brillanti, riducendo l’uso di prodotti chimici e migliorando la ripetibilità dei processi di tintura e finissaggio.

Benefici ambientali ed economici:

• Minore impatto ambientale: Riduzione delle emissioni gassose e del consumo di risorse naturali.

Efficienza produttiva: Risparmi sui costi legati al prelievo, trattamento e scarico dell’acqua, oltre a una maggiore stabilità e qualità nei processi produttivi

Applicazione MBR per un ciclo di purga tintoria e nobilitazione della seta

Differenze chiave rispetto al caso Benetton

1. Composizione delle acque reflue:

• Caso seta (purga e nobilitazione):
  • Le acque reflue contengono un’alta concentrazione di sericina (20-25% del peso della seta grezza).
  • La sericina è una proteina idrosolubile che richiede trattamento specifico per evitare la formazione di biofilm e incrostazioni nelle membrane.
  • Possono essere presenti residui chimici da processi di mordenzatura o tintura, oltre a tensioattivi delicati.
• Caso Benetton (tessuti misti):
  • Le acque reflue includono composti chimici derivanti da tinture sintetiche, agenti sbiancanti e processi di finissaggio.
  • Spesso sono presenti sostanze chimiche complesse (es. solfati, cloruri, e coloranti resistenti) che richiedono un trattamento più intensivo.

2. Carico organico e requisiti di trattamento:

• Seta:
  • Il carico organico è principalmente proteico (COD derivante dalla sericina e da residui di proteine).
  • Le membrane devono essere selezionate per gestire composti proteici senza ostruzioni o degrado delle prestazioni.
  • La sericina può essere recuperata come sottoprodotto per applicazioni cosmetiche o smaltita come biomassa.
• Tessuti misti:
  • Il carico organico è più variegato, con una combinazione di residui sintetici e chimici.
  • Richiede una filtrazione più robusta, spesso con pretrattamenti chimici o fisici per evitare danni alle membrane.

3. Requisiti tecnologici:

• Seta:
  • Necessario un MBR a membrana piatta o tubolare, più resistente ai depositi proteici.
  • Eventuali pretrattamenti possono includere l’idrolisi della sericina per ridurne la viscosità.
  • L’acqua trattata deve mantenere una qualità elevata per garantire processi di tintura uniformi.
• Tessuti misti:
  • Un MBR convenzionale con membrane a fibra cava potrebbe essere sufficiente, ma richiede più attenzione a composti chimici aggressivi.
  • Potrebbe essere necessario un trattamento secondario (es. osmosi inversa) per rimuovere sali e coloranti.

4. Produzione di sottoprodotti:

• Seta:
  • La sericina rimossa è un sottoprodotto prezioso, utilizzabile in cosmetica, biotecnologie o come biomassa per la produzione di energia.
  • I fanghi residui hanno un contenuto organico più uniforme e possono essere trattati con metodi standard.
• Tessuti misti:
• I fanghi sono più complessi, contenenti residui chimici, che spesso richiedono smaltimento come rifiuti industriali.

Punti di miglioramento per il ciclo seta:

1. Recupero della sericina:
   • La sericina può essere separata prima del trattamento MBR tramite processi chimici o ultrafiltrazione, massimizzando il valore del sottoprodotto.
2. Ottimizzazione energetica:
   • L’energia necessaria per riscaldare l’acqua potrebbe essere ulteriormente ridotta utilizzando il calore generato dal trattamento MBR.
3. Adattamento delle membrane:
   • Utilizzo di membrane specifiche per composti proteici, evitando problemi di fouling (intasamento) o biofilm.

---

Recupero Sericina

Il recupero della sericina dopo la purga della seta è un processo che richiede macchinari specifici per separare e concentrare questa proteina dalle acque reflue. Con un flusso di 10 m³/ora, il trattamento deve essere continuo e adattato al volume e alla composizione chimica delle acque reflue.

Macchinari necessari per il recupero della sericina:

1. Pretrattamento:

• Filtro a griglia o filtro rotante:
  • Funzione: Rimuove particelle solide grossolane dalle acque reflue (es. fibre residue, impurità).
  • Capacità: Deve essere dimensionato per gestire 10 m³/ora senza rallentare il flusso.
  • Esempio di macchina: Filtro rotante continuo o filtro statico a tamburo.

2. Processo di separazione:

• Ultrafiltrazione (UF):
  • Funzione: Filtra l’acqua rimuovendo la sericina (proteina idrosolubile) dalle altre componenti. Le membrane di ultrafiltrazione (con porosità tra 0,01 e 0,1 micron) permettono di separare molecole proteiche dall’acqua.
  • Sistema necessario:
    • Un’unità di ultrafiltrazione modulare con membrane tubolari o a spirale, adatta per flussi di 10 m³/ora.
    • La sericina concentrata viene raccolta come una soluzione densa.

3. Concentrazione della sericina:

• Evaporatore sottovuoto o essiccatore spray:
  • Funzione: Concentra la soluzione di sericina ottenuta dall’ultrafiltrazione per ridurre il volume e aumentare la stabilità del prodotto.
  • Evaporatore sottovuoto:
    • Rimuove l’acqua in eccesso riducendo il volume della soluzione proteica.
  • Essiccatore spray (opzionale):
    • Se il prodotto finale deve essere in polvere, l’essiccatore spray può trasformare la soluzione di sericina concentrata in una polvere fine.
• Trattamento dell’acqua restante:

si ricongiunge flusso  acqua da tintoria

---

Schema del processo:

• Ingresso delle acque reflue: Flusso di 10 m³/ora.
• Pretrattamento: Filtro rotante per rimuovere impurità grossolane.
• Ultrafiltrazione: Rimozione della sericina e separazione dell’acqua.
• Concentrazione: Evaporazione per ridurre il volume della soluzione di sericina.

---

Specifiche tecniche del sistema:

• Dimensioni: L’impianto deve essere compatto ma modulare, per gestire 10 m³/ora.
• Materiali: Acciaio inossidabile (AISI 316) per resistere alla corrosione e facilitare la pulizia.
• Automazione: Il sistema dovrebbe essere automatizzato per monitorare i parametri chiave (pressione, flusso, qualità dell’acqua).

---

Prodotto finale:

• Sericina liquida: Concentrata (5-10% proteina).
• Sericina in polvere (opzionale): Ottenuta tramite essiccazione spray.

---

Costo indicativo:

• Pretrattamento: €20.000–€50.000.
• Ultrafiltrazione: €80.000–€150.000.
• Evaporatore sottovuoto: €50.000–€100.000.
• Essiccatore spray (opzionale): €100.000–€200.000.

---

Conclusione:

Con un flusso di 10 m³/ora, il recupero della sericina richiede un sistema integrato basato su ultrafiltrazione, concentrazione e trattamento dell’acqua residua. Il prodotto ottenuto (sericina concentrata) può essere utilizzato in cosmetica, farmaceutica o come additivo industriale, aggiungendo valore al processo.

La superficie necessaria per un impianto che recuperi la sericina dalle acque reflue con un flusso di 10 m³/ora dipende dalla configurazione e dai macchinari utilizzati. Di seguito una stima basata sulle dimensioni tipiche dei componenti.

---

Suddivisione delle aree principali:

1. Area di pretrattamento:

• Macchinari: Filtro rotante o statico per rimuovere particelle grossolane.
• Spazio richiesto: ~10–15 m².
• Considerazioni: Include il macchinario principale e lo spazio per manutenzione/accesso.

2. Ultrafiltrazione (UF):

• Macchinari: Sistema di ultrafiltrazione modulare con pompe, membrane e tubazioni.
• Spazio richiesto: ~30–50 m².
• Considerazioni: Dipende dal tipo di moduli UF (a spirale o tubolari) e dal numero di unità necessarie per gestire 10 m³/ora.

3. Concentrazione della sericina:

• Macchinari:
  • Evaporatore sottovuoto (per ridurre il volume della soluzione di sericina).
  • Essiccatore spray (opzionale, per trasformare la sericina concentrata in polvere).
• Spazio richiesto:
  • Evaporatore sottovuoto: ~10–15 m².
  • Essiccatore spray: ~20–30 m².
• Considerazioni: L’essiccatore spray potrebbe non essere necessario se il prodotto finale è una soluzione concentrata.

4. Trattamento dell’acqua residua: non richiede spazi specifici

5 Area di supporto e stoccaggio:

• Funzione: Include serbatoi per accumulo dell’acqua grezza, soluzioni concentrate di sericina, prodotti chimici, e accesso per la manutenzione.
• Spazio richiesto: ~20–30 m².

---

Superficie totale stimata:

• Minima: ~100 m².
• Massima: ~150 m² (se include essiccatore spray e spazi per manutenzione e sicurezza).

---

Fattori che influenzano la superficie:

1. Configurazione verticale vs. orizzontale:
   • Alcuni macchinari (es. evaporatori e essiccatori spray) possono essere configurati in verticale per ridurre l’area occupata.
2. Modularità del sistema:
   • Un sistema modulare compatto potrebbe ridurre la superficie necessaria.
3. Normative locali:
   • Spazi aggiuntivi potrebbero essere richiesti per sicurezza, ventilazione o isolamento delle aree di trattamento.

---

Conclusione:

Per un impianto che recupera sericina da 10 m³/ora di acque reflue, una superficie tra 100 e 150 m² dovrebbe essere sufficiente per ospitare tutte le apparecchiature necessarie, inclusi i margini per manutenzione e stoccaggio. Un layout ottimizzato può ulteriormente ridurre questa necessità.

Dimensionamento Sistema MBR: Impianto di Riciclo Totale dell’Acqua con Recupero Termico

Obiettivi

• Riciclo del 90% dell’acqua prelevata dal pozzo con un flusso di 10 m³/ora.
• Trattamento avanzato post-tintoria per produrre acqua di elevata qualità.

Tecnologie Utilizzate

1. Bioreattore a Membrana (MBR):
   • Rimuove solidi sospesi, biomassa e batteri.
   • Produzione di acqua limpida con bassa concentrazione di materia organica.
2. Filtri a Resina Decoloranti:
   • Eliminano colore, COD e tensioattivi residui.
3. Filtri Addolcitori e Torre Decarbonatativa:
   • Riducono la durezza dell’acqua, eliminando calcio, magnesio e alcalinità.
4. Osmosi Inversa (RO):
   • Rimuove sali solubili, solfati, cloruri e altre impurità.
   • Produzione di acqua di elevata qualità.
5. Nanofiltrazione (NF):
   • Tratta le reiezioni dell’osmosi inversa.
   • Recupero della salamoia per riutilizzo nei processi di tintura.
6. Sistema OX:
   • Distrugge molecole organiche complesse ad alto peso molecolare.
   • Riduce ulteriormente COD e colore.

Dimensionamento dell’Impianto

1. Flusso Trattato:
   • Flusso d’acqua: 10 m³/ora.
   • Ore operative: 2.400 ore/anno.
   • Volume d’acqua trattata: 24.000 m³/anno.
2. Componenti principali e dimensioni:
   • Bioreattore a Membrana (MBR):
     • Dimensioni: 40–60 m².
     • Costo CAPEX: €150.000–€250.000.
     • OPEX: 5–10% annuo del CAPEX.
   • Filtri a Resina Decoloranti:
     • Dimensioni: 20–30 m².
     • Costo CAPEX: €50.000–€80.000.
     • OPEX: 5% annuo del CAPEX.
   • Filtri Addolcitori e Torre Decarbonatativa:
     • Dimensioni: 20–30 m².
     • Costo CAPEX: €50.000–€80.000.
     • OPEX: 5–8% annuo del CAPEX.
   • Osmosi Inversa (RO):
     • Dimensioni: 30–50 m².
     • Costo CAPEX: €100.000–€150.000.
     • OPEX: 5–8% annuo del CAPEX.
   • Nanofiltrazione (NF):
     • Dimensioni: 20–30 m².
     • Costo CAPEX: €50.000–€100.000.
     • OPEX: 5–8% annuo del CAPEX.
   • Sistema OX:
     • Dimensioni: 20–30 m².
     • Costo CAPEX: €40.000–€70.000.
     • OPEX: 5% annuo del CAPEX.
3. Serbatoi e vasche esterne:
   • Capacità totale: 100 m³.
   • Superficie necessaria: 50–70 m².
   • Costo CAPEX: €50.000–€80.000.

Costi Totali Stimati

• CAPEX Totale: €490.000–€810.000.
• OPEX Annuale: €35.000–€55.000.

Aree Totali Necessarie

• Aree per impianto interno: 150–200 m².
• Aree per vasche esterne: 50–70 m².
• Totale: 200–270 m².

Risparmi Stimati

1. Riduzione dei costi di depurazione:
   • Eliminazione del costo annuale di €180.000.
2. Risparmio energetico (recupero termico):
   • Riduzione del consumo di gas di circa 30%, equivalente a €90.000/anno.
3. Produzione di acqua di alta qualità:
   • Riduzione dell’uso di acqua di pozzo del 90%, con risparmi sui costi operativi.

Conclusione

L’implementazione di un sistema di riciclo e recupero termico con tecnologia avanzata MBR e filtri per un flusso di 10 m³/ora consente risparmi economici, efficienza operativa e sostenibilità ambientale. Questo sistema è scalabile per soddisfare le esigenze di PMI tessili e promuove un uso sostenibile delle risorse idriche.

Dimensionamento Impianto Gestione dei Fanghi

1. Volume di fanghi generati:
   • Stimato: 0,5–1% del volume d’acqua trattato.
   • Quantità giornaliera di fanghi: 10 m³/ora × 10 ore × 0,005–0,01 = 0,5–1 m³/giorno.
   • Quantità annuale: 240 giorni × 0,5–1 m³/giorno = 120–240 m³/anno.
2. Componenti principali e dimensioni:
   • Centrifuga Industriale:
     • Capacità: 0,5–1 m³/giorno.
     • Dimensioni: 10–15 m².
     • Costo CAPEX: €50.000–€80.000.
     • OPEX: 5–8% annuo del CAPEX.
   • Filtro Pressa:
     • Capacità: 0,5–1 m³/giorno.
     • Dimensioni: 15–20 m².
     • Costo CAPEX: €40.000–€70.000.
     • OPEX: 5–8% annuo del CAPEX.
3. Stoccaggio fanghi:
   • Serbatoi per fanghi disidratati.
   • Capacità stimata: 10–20 m³.
   • Costo CAPEX: €20.000–€30.000.

Costi Totali Stimati per la Gestione dei Fanghi

• Centrifuga Industriale: €50.000–€80.000 (dimensioni compatte, efficienza elevata).
• Filtro Pressa: €40.000–€70.000 (opzione alternativa, minori consumi energetici).
• Stoccaggio fanghi: €20.000–€30.000.
• CAPEX Totale: €110.000–€180.000.
• OPEX Annuale: €5.500–€14.400 (manutenzione, energia, gestione).

Aree Necessarie

• Aree per centrifuga o filtro pressa: 10–20 m².
• Aree per stoccaggio fanghi: 10–20 m².
• Totale: 20–40 m².

Conclusione

La gestione dei fanghi post-trattamento reflue senza considerare la sericina richiede un sistema dimensionato per 0,5–1 m³/giorno. Le opzioni includono una centrifuga industriale o un filtro pressa, entrambe efficienti per disidratazione e riduzione del volume dei fanghi. Il sistema offre una soluzione economicamente sostenibile e tecnicamente scalabile.

Dimensionamento Impianto di Pirolisi

Dati Operativi:

• Materiali Alimentati:
  • Sericina in soluzione densa: 400 kg/giorno.
  • Cascami tessili: 10 tonnellate/anno (~40 kg/giorno).
  • Totale: ~440 kg/giorno.
• Ore Operative: 8 ore/giorno per 240 giorni/anno.

Dimensioni e Specifiche:

1. Reattore di Pirolisi:
   • Capacità: 50–60 kg/ora.
   • Dimensioni: 20–30 m² (incluso spazio per manutenzione).
   • Costo CAPEX: €200.000–€300.000.
   • OPEX: 5–10% annuo del CAPEX.
2. Sistema di Pre-trattamento:
   • Include serbatoi di alimentazione e dosatori per sericina e tessuti.
   • Dimensioni: 10–15 m².
   • Costo CAPEX: €30.000–€50.000.
3. Sistemi Ausiliari:
   • Scambiatori di Calore: Per recupero termico dai gas di pirolisi.
   • Filtro per Gas: Per abbattimento delle emissioni.
   • Dimensioni: 15–20 m².
   • Costo CAPEX: €50.000–€80.000.
4. Stoccaggio e Gestione dei Prodotti Finali:
   • Prodotti: Biochar, syngas, olio di pirolisi.
   • Capacità stoccaggio: 10–20 m³.
   • Costo CAPEX: €20.000–€40.000.

Costi Totali Stimati:

• CAPEX Totale: €300.000–€470.000.
• OPEX Annuale: €15.000–€40.000.

Aree Necessarie:

• Aree per reattore e sistemi ausiliari: 40–60 m².
• Aree per stoccaggio: 20–30 m².
• Totale: 60–90 m².

Produzione Energetica:

1. Syngas Generato:
   • Stima: 2–3 Nm³/kg di materiale trattato.
   • Totale annuale: 210.000–315.000 Nm³.
2. Energia Recuperabile:
   • Potere calorifico syngas: ~5 kWh/Nm³.
   • Energia annuale: ~1.050.000–1.575.000 kWh.

Valorizzazione Economica:

• Vendita di Biochar: ~€50–€100/ton.
• Valorizzazione del Syngas: Risparmio di ~€0,30/m³ rispetto al gas naturale.
• Risparmio Annuale Stimato: €63.000–€94.500.

Conclusione

L’installazione di un impianto di pirolisi consente di valorizzare i sottoprodotti della tintoria, ridurre i costi energetici e ottenere benefici ambientali. Con un CAPEX di €300.000–€470.000 e risparmi annuali significativi, il sistema è economicamente sostenibile e tecnicamente scalabile.

 Ciclo con recupero termico (acqua rigenerata a 50°C)

• Adottare un sistema che mantiene l’acqua rigenerata a 50°C permette di risparmiare circa 47% del gas naturale necessario rispetto al ciclo senza recupero termico.
• Questo rappresenta un risparmio economico significativo, con un ritorno potenziale sull’investimento in sistemi di recupero termico.