Durante il processo di carbonizzazione idrotermale, i nutrienti idrosolubili, precedentemente contenuti nel materiale trattato fresco, vengono dissolti nell’acqua di processo HTC. I nutrienti possono quindi essere concentrati e utilizzati come base per produrre fertilizzanti complessi liquidi applicabili per la fertirrigazione delle colture. Nel caso dello stabilimento di Ingelia che opera a Valencia, le autorità competenti hanno autorizzato la società a utilizzare in modo permanente l’acqua di processo per la fertirrigazione degli agrumi. Il concentrato, derivante dall’ultrafiltrazione e osmosi dell’acqua di processo, viene parzialmente ricircolato per il processo e l’eccedenza scaricato in copro idrico superficiale oppure nella rete fognaria o altrimenti convogliato alla rete idrica industriale, se presente, per l’utilizzo di terzi. Tuttavia, è importante sottolineare che l’acqua prodotta è priva di batteri, poiché la temperatura del processo varia tra 180 e 200 ° C. Attualmente, l’acqua prodotta in Spagna è diluita da INGELIA ad un rapporto 1:40, senza concentrazione, e utilizzata per fertirrigare l’area delle piantagioni di frutta nel comune di Valencia, offrendo una nuova opportunità nel settore del riciclaggio circolare dei fertilizzanti, riduzione dei consumi di fertilizzanti fossili.
| Valori Acque di processo | ||
| COD | 20,000 – 45,000 | mg/l |
| Ca | 900-1,100 | ppm |
| Si | N/A | ppm |
| Ferro | 0-30 | ppm |
| Cromo totale | 0.1-0.2 | ppm |
| Al | N/A | ppm |
| Zn | 0.5-1 | ppm |
| Pb | 0-0.5 | ppm |
| Cd | 0.004 | ppm |
| Cl | 400-500 | ppm |
| Total N | 3500-4000 | ppm |
| Ammoniaca | 100-150 | ppm |
| Fosfati | 100-130 | ppm |
| Manganese | 0.3-0.7 | ppm |
| Nitrati | 100-150 | ppm |
| Conducibilità | 18-20 | dS/m at 25 ºC |
| Mg | 200-300 | ppm |
| Na | 500-600 | ppm |
| K | 800-900 | ppm |
| C/N | 4,00 |
La quantità deve essere stimata dall’umidità del materiale in ingresso e dalla quantità di acqua prodotta chimicamente dalla disidratazione chimica della biomassa. Si presume che circa il 20% della massa secca iniziale sia convertito in acqua. La tabella riportata sopra riporta i risultati dei test dell’analisi dell’acqua di HTC, tra cui la materia organica, il carbonio organico e l’azoto. Nel caso dei fanghi biologici, va sottolineata la notevole quantità di azoto recuperabile, che incrementa la qualità dell’acqua come fertilizzante liquido e come base per la produzione di biostimolanti.
Il biofertilizzante concentrato
Nell’impianto in oggetto, l’acqua di processo verrà incrementata di una sensibile quantità di fosforo e calcio, dipendente dalla concentrazione che caratterizzerà il fango in ingresso. Grazie al processo di “leaching” con acido nitrico, il calcio e il fosforo contenuti nelle ceneri del hydrochar liquido reagiscono con la soluzione acida per produrre (in concentrazioni variabili in base alla struttura delle molecole), acido fosforico [ H3PO4 ], nitrati di calcio [ Ca(NO3)2 ] e fosfati di calcio [ Ca3(PO4)2 ], più del 90% del fosforo verrà recuperato e trasferito dalla frazione solida (dove normalmente rimarrebbe a valle del processo), a quella liquida. La separazione delle due fasi verrà effettuata tramite filtro-pressatura, mentre l’acqua di processo così ottenuta, avente un contenuto di solido non superiore al 4%, verrà trattata, così da separare la componente solida ricca di nutrienti, dall’acqua. Il prodotto che verrà ottenuto sarà un concentrato al 45% di umidità circa, avente, si stima, le seguenti caratteristiche:
| Elemento | Valore | Unità |
| C | ~ 20-30% | % s.s. |
| N totale | ~ 4-7% | % s.s. |
| Ca | ~ 5-8% | % s.s. |
| P | ~ 10-15% | % s.s. |
| Fe | ~ 0,5-1,2% | % s.s. |
| K | ~ 2-4% | % s.s. |
| Cl | <1% | % s.s. |
| Altri | ~ 25-30% | % s.s. |
L’acido nitrico, che verrà applicato in questo impianto, è un acido comunemente impiegato proprio nell’industria dei fertilizzanti, in particolare per la trasformazione dell’ammoniaca in Nitrato di Ammonio (NH4NO3), che rappresenta un fertilizzante sintetico solido, ad alta concentrazione di azoto (NPK : 33-0-0) adottato nella coltivazione intensiva da molti anni.
Allo stesso modo, l’acido Nitrico è utilizzato per produrre Nitrato di Calcio, uno dei fertilizzanti sintetici maggiormente prodotti in Italia, Il Nitrato di Calcio, che verrà prodotto come sale dell’acido Nitrico grazie alla reazione con il calcio presente nelle ceneri del biocarbone, rappresenta un valore aggiunto per il biofertilizzante concentrato che verrà prodotto dall’impianto qui presentato da ACEA AMBIENTE.
I fosfati, e l’acido fosforico recuperati tramite lisciviazione con l’acido nitrico rappresentano prodotti di valore ancor più rilevante per lo sviluppo sostenibile del settore agricolo in Italia come in tutto il mondo. Il fosforo è infatti un elemento cruciale per garantire lo sviluppo delle piante, e la sua disponibilità in natura non è sufficiente per le coltivazioni intensive attuate in tutto il mondo.
Ad oggi, il fosforo utilizzato in agricoltura viene estratto dalle miniere di “Phosphate Rocks”, situate in poche regioni del mondo, principalmente Marocco, Cina, e USA.
Tra le tecnologie utilizzate per l’estrazione del fosforo dalle “rocce”, quella sviluppata nel 1927 e chiamato “Processo di Odda”, è sostanzialmente analoga a quella che verrà adottata nell’impianto qui proposto. La differenza, di fondamentale importanza, è che il fosforo ed il nitrato di calcio qui estratti saranno di origine biologica, e quindi rinnovabili. La forma con cui verranno recuperati tali elementi fertilizzanti non sarà quella pura dell’estrazione da minerali, bensì quella di un biofertilizzante organico NPK, utilizzabile per applicazione diretta o come intermedio per estrarre composti più puri.