Tecnologie Innovative per la Sostenibilità Idrica

Titolo del progetto di ricerca

FLOWING - Riuso di Acqua Reflua nel Comparto Oil & Gas tramite Processi di Separazione a Membrana

Area scientifica

Ingegneria ambientale, Ingegneria chimica, Trattamento delle acque

Coordinatore del progetto

Alberto Tiraferri

Abstract

Il progetto FLOWING aveva come obiettivi lo studio e lo sviluppo di innovative tecnologie di separazione a membrana nella purificazione e nel riuso di acque di giacimento altamente contaminate. I processi oggetto della ricerca sono stati la “forward osmosis, FO” e la “membrane distillation, MD”.

Descrizione del progetto di ricerca 

La forward osmosis (FO) e la distillazione a membrana (MD) sono processi emergenti di trattamento di acqua e acqua reflua, capaci di produrre acqua di altissima qualità, e che presentano potenziali vantaggi rispetto a tecnologie di trattamento consolidate. I vantaggi sono legati alla possibilità di mantenere alte prestazioni per un più lungo periodo di utilizzo e alla possibilità di alimentare i sistemi con energie rinnovabili. Il progetto ha sviluppato tecnologie di FO e MD per il trattamento di acqua di strato nel comparto oil & gas tramite prove sperimentali di laboratorio e utilizzando sistemi pilota. L’acqua di strato che è estratta insieme agli idrocarburi contiene tipicamente altissime concentrazioni di contaminanti tra cui sali, metalli, solidi sospesi, oli, e altre sostanze organiche.  I due processi innovativi sono stati studiati sia singolarmente che in combinazione e si è dimostrata la loro efficacia nel trattamento di acqua inquinata con lo scopo di un suo riutilizzo in giacimento. Gli obiettivi principali sono stati l'identificazione della migliore procedura operativa per massimizzare la produttività e la qualità dell'acqua da riutilizzare, nonché la creazione di membrane specificamente progettate per questa applicazione, resistenti allo sporcamento e con proprietà di trasporto ottimizzate. Sono state inoltre valutate diverse soluzioni per la fornitura energetica del sistema di trattamento, compreso l’utilizzo di flussi termici di scarto e lo sfruttamento di impianti solari termici. 

Impatto sulla società 

L’applicazione dei risultati del progetto consentirà un minore utilizzo di acqua nobile nel comparto industriale oil & gas, una minore produzione di acque reflue, spesso smaltite con elevati costi energetici e economici, nonché con notevoli rischi ambientali. La possibilità di introdurre sistemi a membrana direttamente in situ permetterà usi benefici dell’acqua purificata come ad esempio il riutilizzo all’interno dello stesso processo di estrazione, la re-iniezione in giacimento, l'irrigazione, o la ricarica artificiale delle falde. Questi risultati si traducono quindi in una maggiore sostenibilità idrica e energetica del processo industriale di estrazione di idrocarburi.

Risultati della ricerca

Le attività svolte durante il progetto hanno permesso l’avanzamento delle tecnologie innovative FO e MD, di evidenziarne i vantaggi rispetto alle tecnologie tradizionali e le limitazioni attuali sulle quali è necessario ulteriore lavoro di ricerca. In particolare, i risultati hanno mostrato che il processo di FO è promettente per trattare acqua contaminata a bassa salinità e alto contenuto di organici. Il processo di MD è invece molto promettente per il trattamento di acque reflue ad alta salinità, se opportunamente pretrattate.

In particolare, si evidenziano tra i risultati ottenuti:

·       5 articoli scientifici su riviste internazionali

·       Presentazioni del progetto alla MontanaTech  University e alla University of California, Davis, USA

·       Due nuove collaborazioni con la University of Guilan, Iran e la Sichuan University, China

Breve cv del coordinatore

Alberto Tiraferri è Professore Associato di Ingegneria Sanitaria Ambientale al DIATI (Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture). Ѐ responsabile scientifico del Centro interdipartimentale CleanWaterCenter@PoliTo, incentrato su tecnologie innovative per il trattamento di acque contaminate, e del laboratorio en.sur.e water. La sua attività di ricerca è relativa a (i) processi a membrana per la purificazione di acqua, (ii) applicazioni di nanomateriali per la bonifica ambientale, (iii) fenomeni di trasporto e adsorbimento in acqua, (iv) processi di ossidazione avanzata per la degradazione di microinquinanti. Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito del gruppo di ricerca.

Gruppo di lavoro @Polito

Mattia Giagnorio, Dottorando, DIATI

Francesco Ricceri, Assegnista di ricerca, DIATI.

Partenariato

Partner accademico

Institut Européen des Membranes, Montpellier (Francia)

Partner non accademico

Cannon – Artes Ingegneria SpA

  • Budget: 144.301
  • Data inizio: 15/09/2017
  • Data fine: 14/09/2019