Questa invenzione fa parte di un gruppo di invenzioni che mirano a 1) prevenire il fenomeno delle emissioni di CO2, causa del riscaldamento globale, 2) l’acidificazione degli oceani e 3) il recupero delle risorse energetiche non possibili con i sistemi energetici/di depurazione esistenti. L’invenzione più importante è quella che riunisce in un unico sistema vecchi e nuovi sistemi di depurazione e tecnologie di utilizzo dell’energia all’avanguardia nel settore industriale e civile, in modo che nulla vada sprecato in acqua e aria. Questa invenzione principale si chiama (GSPDPTC): “Sinergia globale per impianto di depurazione, produzione di biomassa e cogenerazione termoelettrica”, che, insieme a un’altra invenzione, denominata (GUED): “Depurazione ambientale urbana globale”, garantisce la protezione totale dell’ambiente. Insieme, queste invenzioni integrano gli impianti in modo razionale. Questa applicazione (VSB) “Edifici verticali sinergici per la depurazione di CO2 e acqua più la produzione di biomassa” è uno degli elementi più importanti dell’intero sistema. In effetti, il sistema verticale di produzione (VSB) dovrebbe sostituire i grandi depuratori d’acqua esistenti, ma lo fa in modo verticale, combinandolo con centrali termoelettriche (TEPfos), camini (CCPC) e grandi digestori, disidratatori e compostatori (LDDC). Nel VSB, tutta l’acqua e i fumi prodotti dal sistema urbano e industriale antropico circolano attraverso diversi percorsi; l’acqua raffredda i fumi e sottrae CO2, SOx e NOx attraverso serre contenenti calcare (vcmlg), producendo al contempo biomassa dall’acqua inquinata e depurando i bacini biologici sovrapposti (bcsvp). Questo standard di produzione prevede anche opzioni per la produzione di energia terrestre: (vmcpg) “serra coperta a produzione meccanizzata verticale”, o idrica: (pbpma) “fotobioreattori per la produzione di microalghe”. Tuttavia, per realizzare l’intero sistema sono necessarie numerose altre tecnologie industriali esistenti, che non sono mai state impiegate nei sistemi di depurazione e di produzione energetica. Questo è il motivo per cui questi edifici verticali sono anche chiamati “sinergia”. Solo combinando diverse tecnologie è possibile chiudere i cicli antropogenici del carbonio, dell’azoto e del fosforo. Gli attuali sistemi industriali non sono in grado di chiudere questi cicli e, di conseguenza, creano la crisi ambientale che affligge il mondo odierno.
Vedere
Il campo tecnico di questa invenzione è la protezione ambientale, la conservazione delle risorse energetiche e la produzione di nuova energia pulita. Questa invenzione appartiene a un gruppo di invenzioni che mirano a prevenire i fenomeni di acidificazione dell’acqua e dell’atmosfera e a recuperare le risorse energetiche, processi che non possono essere realizzati con gli attuali sistemi di depurazione e produzione di energia. L’invenzione più importante è quella che riunisce in un unico sistema tecnologie vecchie e nuove, in modo che nulla vada sprecato. Questa invenzione principale è denominata (GSPDPTC): “Impianto di sinergia globale per depurazione, produzione di biomassa e cogenerazione termoelettrica”. Tuttavia, per utilizzare l’intero sistema, sono necessarie molte altre tecnologie esistenti, oltre a quelle rivendicate. Solo integrando molteplici tecnologie e molteplici applicazioni ambientali è possibile chiudere i cicli antropici del carbonio, dell’azoto e del fosforo, recuperare e riutilizzare il calore di scarto e la CO2 nell’ambiente.
L’arte di sfondoNel campo della tutela ambientale e della produzione energetica, l’attuale metodologia di pianificazione ha ignorato le possibili sinergie tra i diversi sistemi che, se sfruttati in modo integrato, porterebbero a un efficiente sistema di depurazione ambientale (atmosfera e idrosfera). Le ciminiere industriali rappresentano solo una scorciatoia che non consente di affrontare o risolvere seri problemi ambientali, poiché, da una prospettiva ecologicamente consapevole, i cicli di combustione (indipendentemente dal combustibile utilizzato) non possono considerarsi completi quando i fumi nocivi vengono semplicemente espulsi nell’atmosfera. Al contrario, i fumi dovrebbero essere convogliati a una fase di trattamento successiva per evitare lo scarico prematuro di sostanze tossiche e inquinanti nell’ambiente e, al contempo, per cercare di recuperare risorse sprecate come calore e CO2. Lo stato dell’arte attuale ci offre uno scorcio di soluzioni tecnologicamente avanzate per il prossimo futuro, come la cattura di CO2 dall’ambiente tramite alberi artificiali, l’alcalinizzazione chimica o elettrolitica di ampie aree di acque marine o direttamente nelle centrali termoelettriche con tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS). Sostanzialmente, quest’ultimo metodo, la CCS, riguarda lavaggi chimici che riducono il potere calorifico catturando ma non neutralizzando la CO2: per questo motivo è necessario comprimerla, liquefarla e seppellirla a circa mille piedi di profondità attraverso sacche che devono essere scelte con cura in quanto esiste una potenziale vulnerabilità come rischio sismico che può provocare pericolose perdite di gas (il fenomeno chiamato “effetto Nyos” dal nome del villaggio camerunense omonimo che subì un catastrofico disastro naturale dovuto a un’ingente fuoriuscita di CO2 avvenuta nel 1986). Mentre i teorici del picco del petrolio affermano che il petrolio si sta esaurendo, l’industria petrolifera e del gas innova continuamente nuove tecniche di estrazione per estrarre fonti di energia finora inaccessibili. Ad esempio, il fracking ha improvvisamente reso accessibile il gas di scisto, riserve un tempo considerate irraggiungibili. Nel marzo 2013, un team giapponese di ricercatori nel campo delle perforazioni ha annunciato l’estrazione con successo di idrati di metano dal fondale oceanico della Fossa di Nankai orientale al largo delle coste del Giappone. Sebbene il governo giapponese affermi che lo sfruttamento commerciale sia previsto almeno 5 anni dopo… Se avesse successo, cambierebbe le carte in tavola per il Giappone e per il mondo, perché le stime dello US Geological Survey sulle riserve globali conosciute sono comprese tra 10.000 e 100.000 trilioni di piedi cubi di gas. Per contestualizzare, le riserve di scisto degli Stati Uniti sono stimate in 827 trilioni di piedi cubi. Questa quantità è maggiore di tutto il petrolio e il gas mai prodotti. Per questi motivi, è improbabile che i combustibili fossili scompaiano presto. Basti dire che se venisse prodotta una grande frazione di queste riserve, potrebbe risultare impossibile rimanere al di sotto dei 2°C. Allo stesso tempo, sperimentalmente,La produzione di energia biologica sta compiendo grandi progressi sia con le colture da campo (con o senza OGM) sia con la produzione di biomassa algale. Tuttavia, questo tipo di produzione non può diventare sostenibile se l’industrializzazione continua a sottrarre terreni preziosi necessari alla produzione alimentare agricola. Per evitare questa competizione per le risorse, è quindi necessario trovare il modo di incrementare la produzione senza entrare in conflitto con i terreni agricoli. Ciò significa utilizzare terreni improduttivi dal punto di vista agricolo o aumentare la superficie coltivata sviluppandosi verticalmente secondo criteri industriali. Allo stesso tempo, è necessario anche incrementare la capacità produttiva dei digestori che producono biogas e rimuovono la fonte di CO2 prodotta come sottoprodotto. In questo contesto, qualunque sia l’energia del futuro, che si tratti di combustibili fossili tradizionali o di produzione di energia biologica, la serra meccanizzata verticale coperta in pietra calcarea (vclmg) e la serra fotosintetica: serra meccanizzata verticale coperta in pietra calcarea (vmcpg) più stagni sovrapposti coperti biologici più (bcvsp) (pbpma) più stagni sovrapposti coperti biologici finali (fbcvp) incorporati nella tecnologia di costruzione sinergica verticale (VSB) proposta in questa domanda di brevetto risolveranno in modo autorevole tutti i problemi associati alla purificazione dei fumi prodotti dalla combustione di combustibili fossili supportando al contempo la produzione di qualsiasi tipo di energia, prodotto agricolo o biomassa acquatica. (VSB) da sola non può fornire la soluzione, ma è un sottosistema critico di una più ampia gamma di nuove tecnologie immaginate dal richiedente che, se implementate insieme in modo integrato, risolveranno i principali problemi ambientali che affliggono il pianeta. Il sistema VSB dovrebbe essere integrato in qualsiasi opera strutturale di rilievo, comprese altre opere esistenti come le centrali termoelettriche (TEP), il gasometro e altre nuove opere come il sistema CCPC (camino di cattura, raffreddamento e purificazione dei fumi) e il sistema LDDC (digestori lineari, disidratatori e compostatori), oggetto di altre richieste PCT. Il sistema completo concepito per la produzione di energia pulita richiede anche l’integrazione di altre invenzioni del richiedente, prive di protezione brevettuale internazionale, che consentirebbero ad altri Paesi di copiare liberamente tali progetti. L’utilizzo di questi brevetti internazionali, unitamente ai brevetti italiani del richiedente, permetterà la realizzazione di altre infrastrutture in grado di ospitare questi sistemi, aumentando l’efficacia della tutela ambientale, sia nel settore industriale che in quello urbano. Tali sistemi impiegano le migliori tecnologie nei seguenti ambiti: energia, edilizia civile, trasporto e stoccaggio industriale, produzione alimentare in serra e tecniche di purificazione dell’acqua e dell’aria. Tutte le centrali termoelettriche attualmente in funzione seguono una filosofia di progettazione industriale a ciclo aperto e “terminano” con le attuali ciminiere che emettono inquinanti non trattati direttamente nell’atmosfera.L’invenzione del richiedente risolve questo problema trasformando il processo industriale in un processo a ciclo chiuso che tratta l’inquinamento da aerosol e trasforma la CO2 in un prodotto ecologicamente vantaggioso che viene restituito all’ambiente sotto forma di acqua alcalinizzata. La CO2 catturata alla fonte (in un impianto termico opportunamente progettato), fatta reagire e trasformata nel VSB per produrre prodotti innocui e utili, diventerebbe la principale risorsa per la protezione ambientale globale. Il VSB, insieme alla serie di altre nuove tecnologie inventate dal richiedente, è situato presso la fonte delle emissioni di CO2, ovvero presso la centrale a combustibili fossili. Questo sistema completo consentirà al VSB di catturare i fumi di scarico e di trattarli direttamente in loco. Nell’ambito del suo funzionamento, il VSB integra anche impianti per filtrare grandi volumi di acque reflue da utilizzare per la reazione chimica che depura i fumi. In questo modo, il VSB depura simultaneamente sia l’aria che l’acqua. Questo sistema complessivo, di cui il VSB è una componente chiave, recupera anche il calore e impedisce che SOx, NOx e aerosol inquinino l’atmosfera. In sintesi, questo sistema consente la produzione di energia da combustibili fossili o bioenergia, offrendo al contempo una soluzione completa per la depurazione dell’aria e dell’acqua, purificando l’acqua e prevenendo le emissioni di CO2, SOx, NOx e aerosol, oltre a contrastare l’acidificazione degli oceani. Le emissioni di CO2 provenienti dagli impianti a combustibili fossili hanno due impatti negativi simultanei sul pianeta: il riscaldamento globale e l’acidificazione degli oceani. L’aumento della CO2 atmosferica da 280 ppm (livelli preindustriali) agli attuali 400 ppm ha abbassato il pH degli oceani di oltre 0,11 unità, corrispondente a un aumento degli ioni (+) di circa il 35%. Il sistema VSB del richiedente raggiunge il suo obiettivo principale consentendo la produzione di energia da combustibili fossili o bioenergia e risolvendo contemporaneamente entrambi i problemi. Il sistema VSB consuma CO2 in un processo industriale che accelera l’erosione del calcare per produrre acqua alcalinizzata, che viene poi immessa negli oceani per contrastare il problema dell’acidificazione. Questo risultato viene raggiunto attraverso un processo industriale che impiega reazioni chimiche che, sebbene note da tempo alla scienza e applicate in vari settori, non erano mai state prima d’ora integrate in un processo industriale per la depurazione dell’aria e dell’acqua.Questo sistema completo consentirà al VSB di catturare i fumi di scarico e di trattarli direttamente in loco. Nell’ambito del suo funzionamento, il VSB integra anche impianti per filtrare grandi volumi di acque reflue da utilizzare nella reazione chimica di depurazione dei fumi. In questo modo, il VSB depura simultaneamente aria e acqua. Questo sistema complessivo, di cui il VSB è un componente chiave, recupera anche il calore e impedisce l’emissione di SOx, NOx e aerosol nell’atmosfera. In sintesi, questo sistema permette la produzione di energia da combustibili fossili o bioenergia, offrendo al contempo una soluzione completa per la depurazione di aria e acqua, purificando l’acqua e prevenendo le emissioni di CO2, SOx, NOx e aerosol, contrastando al contempo l’acidificazione degli oceani. Le emissioni di CO2 provenienti dagli impianti a combustibili fossili hanno due impatti negativi simultanei sul pianeta: il riscaldamento globale e l’acidificazione degli oceani. L’aumento della CO2 atmosferica da 280 ppm (livelli preindustriali) agli attuali 400 ppm ha abbassato il pH dell’oceano di oltre 0,11 unità, il che corrisponde a un aumento degli ioni (+) di circa il 35%. Il sistema VSB del richiedente raggiunge il suo obiettivo principale consentendo la produzione di combustibili fossili o bioenergia, risolvendo al contempo entrambi i problemi. Il sistema VSB consuma CO2 in un processo industriale che accelera l’erosione del calcare per produrre acqua alcalinizzata, trasportata negli oceani per contrastare il problema dell’acidificazione. Questo risultato viene ottenuto attraverso un processo industriale che impiega reazioni chimiche che, sebbene note da tempo alla scienza e applicate in vari settori, non erano mai state prima integrate in un processo industriale per depurare aria e acqua.Questo sistema completo consentirà al VSB di catturare i fumi di scarico e di trattarli direttamente in loco. Nell’ambito del suo funzionamento, il VSB integra anche impianti per filtrare grandi volumi di acque reflue da utilizzare nella reazione chimica di depurazione dei fumi. In questo modo, il VSB depura simultaneamente aria e acqua. Questo sistema complessivo, di cui il VSB è un componente chiave, recupera anche il calore e impedisce l’emissione di SOx, NOx e aerosol nell’atmosfera. In sintesi, questo sistema permette la produzione di energia da combustibili fossili o bioenergia, offrendo al contempo una soluzione completa per la depurazione di aria e acqua, purificando l’acqua e prevenendo le emissioni di CO2, SOx, NOx e aerosol, contrastando al contempo l’acidificazione degli oceani. Le emissioni di CO2 provenienti dagli impianti a combustibili fossili hanno due impatti negativi simultanei sul pianeta: il riscaldamento globale e l’acidificazione degli oceani. L’aumento della CO2 atmosferica da 280 ppm (livelli preindustriali) agli attuali 400 ppm ha abbassato il pH dell’oceano di oltre 0,11 unità, il che corrisponde a un aumento degli ioni (+) di circa il 35%. Il sistema VSB del richiedente raggiunge il suo obiettivo principale consentendo la produzione di combustibili fossili o bioenergia, risolvendo al contempo entrambi i problemi. Il sistema VSB consuma CO2 in un processo industriale che accelera l’erosione del calcare per produrre acqua alcalinizzata, trasportata negli oceani per contrastare il problema dell’acidificazione. Questo risultato viene ottenuto attraverso un processo industriale che impiega reazioni chimiche che, sebbene note da tempo alla scienza e applicate in vari settori, non erano mai state prima integrate in un processo industriale per depurare aria e acqua.VSB raggiunge questo obiettivo consumando CO2 in un processo industriale che accelera l’erosione del calcare per produrre acqua alcalinizzata, trasportata negli oceani per contrastare il problema dell’acidificazione marina. Questo risultato viene ottenuto attraverso un processo industriale che impiega reazioni chimiche che, sebbene note da tempo alla scienza e applicate in diversi settori, non erano mai state prima integrate in un processo industriale per depurare aria e acqua.VSB raggiunge questo obiettivo consumando CO2 in un processo industriale che accelera l’erosione del calcare per produrre acqua alcalinizzata, trasportata negli oceani per contrastare il problema dell’acidificazione marina. Questo risultato viene ottenuto attraverso un processo industriale che impiega reazioni chimiche che, sebbene note da tempo alla scienza e applicate in diversi settori, non erano mai state prima integrate in un processo industriale per depurare aria e acqua.
Il richiedente ritiene che la spiegazione di questo fenomeno dipenda semplicemente dalla maggiore solubilità della CO2 in acqua rispetto all’ossigeno e all’azoto, dovuta al suo maggiore peso relativo e in conseguenza delle leggi di Henry e Dalton. La legge di Henry afferma che la massa di un gas che si dissolve in una soluzione è direttamente proporzionale alla pressione parziale di quel gas al di sopra della soluzione . La legge delle pressioni parziali di Dalton afferma che la pressione totale esercitata da una miscela di gas non reattivi è uguale alla somma delle pressioni parziali dei singoli gas. Il principio di funzionamento della serra verticale in calcare si basa su questo ragionamento. Numerosi testi scientifici riportano tabelle con la solubilità dei gas in funzione della pressione atmosferica e a diverse temperature: la seguente pubblicazione è disponibile online all’indirizzo: http://areeweb.polito.it/didattica/chimicaAd esempio, l’acqua piovana, alla temperatura di 30 °C, contiene complessivamente circa 15,89 cm³ di gas, di cui 10,38 cm³ sono N₂, con piccole impurità di altri gas, 5,26 cm³ di ossigeno e 0,25 cm³ di CO₂. Sebbene la frazione di CO₂ sia solo di 0,25 cm³, se consideriamo che nell’atmosfera occupa solo una percentuale molare dello 0,039% e che al momento della domanda di brevetto la frazione molare di CO₂ era stimata intorno allo 0,035%, possiamo facilmente calcolare e dimostrare la ben maggiore solubilità della CO₂ nell’oceano. Considerando che N₂ e i gas minori riempiono il 79% dell’atmosfera, possiamo confrontare la relazione tra il loro volume occupato nell’acqua piovana e le rispettive concentrazioni nell’aria. Questo rapporto, nel caso dell’azoto (N), è pari a (10,39 / 79 = 0,131) e nel caso della CO2 è pari a (0,25 / 0,035 = 71,14). Ciò significa che la capacità della CO2 di solubilizzarsi in acqua rispetto all’azoto (N), a pressione atmosferica, è effettivamente circa 543 volte superiore (71,14 / 0,131). Lo stesso si può dire dell’ossigeno, per il quale questa maggiore capacità di solubilizzazione è circa 285 volte superiore (5,26 / 21 = 0,25, quindi 71,4 / 0,25 = 285,6). Questa maggiore capacità di solubilizzazione offre una spiegazione della velocità di acidificazione del pianeta, nonostante il tasso sia ancora basso, anche se possiamo osservare una crescita ogni anno. Questa superiore capacità di solubilizzazione della CO2 viene sfruttata nel VSB per ottenere la protezione ambientale. La serra meccanizzata verticale coperta in pietra calcarea VCLMG è un ambiente chiuso che racchiude i gas di combustione saturi raffreddati ad acqua, con prese d’aria posizionate solo nella zona superiore della camera. La CO2 diffonde fino a riempire completamente sia lo spazio riservato al gas nel grande volume d’acqua raccolto dalla vasca aperta sul fondo della camera di reazione, sia le porzioni inferiori dello spazio di reazione, mentre l’azoto e l’ossigeno risalgono molto più rapidamente nell’atmosfera interna. Questa condizione di saturazione dello spazio circostante il materiale calcareo sospeso accelera il processo di corrosione centinaia di volte, come se avessimo pressurizzato la camera VCLMG con molti bar di pressione o l’avessimo raffreddata di molti gradi. Tuttavia, questa maggiore solubilità è temporanea e dipende dalle condizioni artificiali create convogliando un grande volume di CO2 dai gas di combustione nello spazio della camera di reazione. Quando l’acqua esce dallo spazio, l’azoto e l’ossigeno rioccuperanno il loro spazio naturale e la CO2 verrà rilasciata nell’atmosfera. Per consentire alla CO2 di rimanere stabilmente nell’acqua anche quando esce dallo spazio chiuso della camera di reazione, è necessario trasformarla in bicarbonato o carbonato. Per questi motivi sono progettate le sezioni del VCLMG: assicurano il contatto tra il materiale calcareo frantumato, l’acqua e la CO2 rinnovando il materiale consumato mediante esalazioni programmate in modo che lo scambio ionico avvenga sempre con la massima efficienza. È chiaro che le condizioni ambientali create in un VCLMG con un’alta concentrazione di CO2 prodotta da impianti termici,Grazie al raffreddamento dei gas di scarico dovuto a una maggiore quantità di acqua utilizzata nel processo e alla moltiplicazione delle superfici di contatto dovuta alla frantumazione delle rocce che, in ogni caso, devono essere frantumate per essere inserite nei forni, si ottiene una carbonatazione a freddo delle rocce e un’alcalinizzazione delle acque oceaniche. L’erosione del calcare è il sistema che la natura stessa utilizza per mantenere gli oceani leggermente alcalini e prevenire l’acidificazione, e il progetto qui presentato dal richiedente è semplicemente un modo per accelerare e scalare lo stesso processo per gestire i nuovi impianti industriali. I nuovi impianti industriali dovrebbero essere progettati diversamente, per imitare i processi naturali che sono cicli chiusi. I nuovi progetti dovrebbero essere integrati, combinando la produzione di energia con la depurazione ambientale in un sistema sinergico, “dalla culla alla culla”, che ricicla tutti i rifiuti trasformandoli in materie prime industriali utili, reimmesse nello stesso impianto. Sono questi progetti lineari a ciclo aperto che attualmente estraggono preziose risorse dalla litosfera per poi immetterle direttamente nell’atmosfera e nell’idrosfera, dove non possono fare a meno di assumere il ruolo di inquinanti. Costruendo questi nuovi impianti integrati, chiudiamo il ciclo del carbonio antropogenico, trasformando quelli che un tempo erano considerati “rifiuti” del vecchio paradigma industriale in materie prime utili per il nuovo paradigma industriale, che producono output utili alla civiltà umana e al contempo innocui o benefici per l’ambiente. In questo modo, disponiamo di una soluzione logica per creare sistemi industriali a zero rifiuti su larga scala. Se i grandi impianti che attualmente bruciano combustibili fossili vengono efficacemente integrati con sistemi come il CCPC (camino di cattura, raffreddamento e purificazione), il VSB (edificio sinergico verticale), il LDDC (digestore lineare, disidratatore e compostatore), i gasometri e la quantità d’acqua necessaria al raffreddamento, possiamo chiudere i cicli antropogenici del carbonio e dell’acqua per raggiungere l’obiettivo zero rifiuti. Pertanto, utilizzando questo nuovo paradigma di depurazione globale, è possibile prevenire l’inquinamento ambientale causato dalle emissioni industriali nocive, aumentare significativamente l’efficienza energetica di ciascun impianto e produrre un prodotto che contribuisce alla bonifica degli oceani acidificati. Per aumentarne la redditività economica, è fondamentale abbinare ogni impianto di questo tipo a un LDDC in grado di recuperare le enormi quantità di energia termica perse nelle onnipresenti e inefficienti turbine a vapore per produrle e utilizzarle per produrre quantità significative di bioenergia aggiuntiva. Il divario di costo tra combustibili fossili e biocarburanti viene eliminato dalle prestazioni superiori del nuovo sistema integrato dell’impianto. Alcuni importanti prodotti, come l’acqua alcalinizzata per il trattamento degli oceani acidificati, non hanno ancora un prezzo associato. L’LDDC può produrre bioenergia o compost o qualsiasi combinazione di entrambi. Sebbene siano stati costruiti numerosi interessanti impianti pilota di bioenergia in tutto il mondo,La produzione di biocarburanti non ha ancora raggiunto il suo potenziale promesso, in particolare la produzione di biocarburanti da microalghe, che ha un rendimento dieci volte superiore a quello delle colture cerealicole. La produzione di bioenergia su larga scala è ostacolata da una serie di fattori, tra cui: il costo artificialmente basso dei combustibili fossili; la mancanza di leggi o regolamenti ambientali globali applicabili in materia di emissioni di combustione e recupero di calore; il basso ritorno sull’investimento energetico (EROI); la progettazione inefficiente degli impianti che generano quantità di energia relativamente basse; i digestori mal progettati, ingombranti e maleodoranti; e la competizione per i terreni agricoli. Sta diventando sempre più evidente che il pianeta è minacciato dallo stallo politico sul cambiamento climatico derivante dal potere e dal radicamento dell’industria dei combustibili fossili. Gli investitori istituzionali sono incoraggiati a interrompere il finanziamento di progetti energetici basati sui combustibili fossili perché lo sfruttamento di tutte le riserve conosciute spingerà le temperature globali ben oltre il limite di sicurezza di 2°C. Eppure, le compagnie di combustibili fossili continuano a ignorare queste scoperte e ad aprire nuove e controverse aree come il fracking, gli idrati di metano o le trivellazioni nell’Artico. L’industria dei combustibili fossili è pienamente consapevole della strategia di disinvestimento in atto, ma sembra ignorare i risultati delle ricerche di climatologi ed economisti, rischiando un futuro incerto per l’umanità. Il sistema proposto in questo brevetto, se pienamente implementato a livello globale, potrebbe offrire una soluzione a questo difficile problema. Eliminando le emissioni di CO2 e di aerosol da tutti i processi statici di combustione di combustibili fossili e risolvendo il problema dell’acidificazione degli oceani causata dalle stesse emissioni, questo progetto offre un’alternativa interessante per gli operatori del settore degli impianti di combustione di combustibili fossili. Permette loro di continuare a sfruttare una fonte di energia fossile economica e ad alta densità energetica senza inquinare e dà tempo alle energie rinnovabili alternative di raggiungere una diffusione su larga scala. Inoltre, con l’aggiunta di fotobioreattori ad alghe, questi nuovi impianti potrebbero di fatto diventare impianti di bioenergia autonomi, capaci di produrre energia sulla stessa scala degli impianti a combustibili fossili esistenti. Ciò garantirebbe la sostenibilità a lungo termine degli investimenti originariamente destinati alle fonti di combustibili fossili, poiché consentirebbe una produzione energetica autonoma anche in caso di picco del petrolio. Questo sistema che rimuove la CO2 effettua anche uno scambio ionico con il contenuto di calcio, manganese e silicio nel materiale immagazzinato nel VCMLG trasferendo i sali di carbonato nell’acqua. Naturalmente, non si può continuare a costruire centrali termoelettriche senza preoccuparsi delle quantità di carbonati che l’acqua può trasportare. E nonostante lo stato dell’arte abbia esperienza con sistemi efficienti in grado di ridurre il particolato, SOx e NOx, queste sostanze sono costrette a reagire con il calcio per produrre solfati e nitrati che si aggiungono ai carbonati prodotti dalla CO2. Naturalmente, questa soluzione non è consigliata. La filtrazione è il modo migliore e, senza di essa,È meglio avere solfati e nitrati nell’acqua piuttosto che nell’aria. Questo perché l’acqua che si raccoglie nella vasca di alcalinizzazione subisce un valido trattamento di ossidazione, in quanto viene sollevata e poi fatta ricadere attraverso le rocce, ma, se è particolarmente inquinata, può essere ricondotta più lentamente a sezioni adiacenti dove, come si può vedere, sono presenti vasche sovrapposte biologicamente coperte (BCSVP) in cui l’acqua viene purificata mentre sale e la purificazione può essere accelerata dalla circolazione meccanica di resine a scambio ionico.
La presente invenzione è fondamentalmente suddivisa in due parti che illustrano: 1) il processo di depurazione dei fumi e 2) l’alcalinizzazione delle acque effettuata in serre calcaree, mentre la depurazione delle acque e la produzione di biomassa avvengono nelle sezioni dedicate agli impianti fotosintetici. Ovviamente, la descrizione è molto ampia perché combina diversi processi naturali e tecnologie industriali mai esistite prima nel settore della depurazione. Gli attuali sistemi di depurazione sono primitivi nella loro funzione di protezione ambientale se confrontati con il sistema VSB, che opera in cicli chiusi per utilizzare materiali di scarto ed energia per trattare efficacemente sia l’acqua che l’aria. Acque inquinate, aria inquinata, digestato liquido, acque riscaldate costituiscono i flussi di materiale di scarto ed energia utilizzati come materie prime per produrre acque depurate, alcaline o desalinizzate e ulteriori biomasse energetiche terrestri e acquatiche inviate a digestori, disidratatori e compostatori LDDC. In particolare, con questo nuovo design è possibile realizzare sinergie impiantistiche che sfruttano al meglio sia la legge di Dalton sulla pressione parziale dei gas sia la legge di Henry sulla solubilità dei gas in acqua, che, come riportato in precedenza, portano a incrementi inimmaginabili nelle prestazioni di purificazione dell’acqua e dell’aria.
Le figure 1 e 2 descrivono un sistema VSB per la produzione di biomasse e la depurazione e alcalinizzazione delle acque. Il sistema può essere configurato anche per la desalinizzazione dell’acqua mediante la circolazione di resine a scambio ionico nelle vasche BCVSP (vasche verticali sovrapposte coperte biologiche). È quindi possibile creare un sistema che produca esclusivamente biomasse acquatiche o uno che produca biomasse terrestri, riducendo lo spazio occupato dalle sezioni (bcvsp) e riempiendo il volume sottratto con terriccio e compost, trasformando questa sezione in una serra di produzione verticale meccanizzata coperta (VMCPG). Naturalmente, è necessario aggiungere anche il sistema di trasporto e la lavorazione meccanica del terreno. Nello stesso spazio, è anche possibile sovrapporre la produzione depurativa di biomasse acquatiche (bcvsp) e, al di sopra di essa, installare i PBPMA (fotobioreattori per la produzione di microalghe). Tale intervento deve essere accompagnato da un miglioramento dell’illuminazione naturale mediante l’aggiunta di illuminazione artificiale a LED o di altro tipo. Tutti questi sistemi funzionerebbero grazie al riutilizzo di risorse che oggi vengono sprecate e rilasciate nell’ambiente, come il calore presente nelle acque e nei fiumi, la CO2, i nutrienti organici, il fosforo e l’azoto nelle acque inquinate. La produzione di biomassa si sta attualmente sviluppando separatamente in laboratori, impianti industriali e in numerose serre agricole in tutto il mondo, ma, una volta trasferita nell’ambiente dei sistemi di bioaccumulo, può trovare, in un unico luogo, i componenti ideali per una crescita ottimale.
Produzione di biomasse terrestri. In questa invenzione, prendiamo la consolidata tecnologia delle serre oggi disponibile e la adattiamo alla nuova struttura edilizia verticale del VSB per risparmiare preziose risorse territoriali. Oltre al recupero e al riutilizzo di volumi industriali di calore di scarto e acque reflue, questo sistema ricicla l’acqua ed evita l’inquinamento delle falde acquifere. Per questo tipo di coltura, possiamo applicare le tecniche utilizzate nei giardini pensili (posizionando il terreno degli spazi intercapedine in materiale plastico ricoperto da un filtro in tessuto non tessuto) per trasformare questi in sezioni di serra verticale meccanizzata coperta per la produzione (vmcpg). Le serre verticali presentano l’ovvio vantaggio di moltiplicare le normali superfici di coltivazione per il numero di piani della struttura e di utilizzare la tecnologia di coltivazione esistente con una produttività superiore al 50%.
Il recupero e la depurazione delle acque reflue all’interno del VSB riducono significativamente il consumo idrico e producono un inquinamento minimo o nullo. Particolarmente interessante è la produzione di biomasse algali. Anche in questo caso non rivendichiamo come nostra invenzione le colture agricole nei fotobioreattori, che rappresentano una tecnologia consolidata, ma solo la verticalizzazione di questi ultimi al fine di ottenere uno sviluppo industriale in grado di risparmiare risorse per il riscaldamento degli ambienti e il consumo idrico, azzerando l’inquinamento delle falde acquifere grazie al riciclo dell’acqua e fornendo materie prime per la produzione, come nutrienti e CO2 catturata dai fumi delle centrali termiche. I fotobioreattori per la produzione di microalghe, molto probabilmente per la produzione energetica, superano la produzione agricola, che pure prevede la coltivazione in VSB per l’alimentazione umana e animale, soprattutto quando le centrali elettriche saranno alimentate interamente da biocarburanti e non saranno contaminate da sostanze indesiderate. Questi edifici possono servire sia per la produzione di energia che per la produzione alimentare (preferibilmente in VSB separati), depurando l’acqua e l’aria durante il processo produttivo. La ricerca sulle microalghe coltivate in fotobioreattori ha dimostrato una produttività tubolare di biomassa energetica di circa 15-25 g/m² al giorno di superficie esposta alla luce. I fotobioreattori sono costituiti essenzialmente da una serie di tubi di plastica o vetro di piccolo diametro (0,1-0,2 m) per limitare le zone d’ombra al loro interno. La biomassa all’interno di questi tubi viene movimentata da piccole pompe meccaniche. Esistono già metodi per la pulizia automatica dei tubi quando questi diventano opachi a causa di depositi sulle pareti. L’ossigeno prodotto dalla fotosintesi (fino a 10 g/m³/min con la massima intensità luminosa) deve essere rimosso, altrimenti si verifica la fotoossidazione che compromette la produttività. È quindi necessario implementare un degassatore per rimuovere l’O₂ dall’aria. È ragionevole ipotizzare un percorso massimo di 80 m prima che la biomassa ritorni all’ossigeno rimosso. Un sistema di pompaggio airlift è adatto a questo scopo: l’aria viene alimentata alla base del tubo di risalita lungo il quale viene rimosso l’O₂ prodotto dalla fotosintesi. Il gas estratto viene rilasciato nella testa del reattore, dove generalmente avviene la rimozione della biomassa prodotta. La CO2, con un’efficienza di utilizzo di circa l’80% e che favorisce la crescita delle alghe, entra alla base del tubo di discesa del brodo di coltura. Se un tale sistema di produzione di biomassa viene integrato in un VSB, la fonte ottimale di CO2 concentrata che alimenterà i fotobioreattori è quella presente in prossimità della superficie dell’acqua del bacino (wba).
La CO2 concentrata estratta dalla superficie dell’acqua (wba) può essere ulteriormente migliorata attraverso altre tecnologie esistenti. Infatti, il processo di concentrazione consiste generalmente in un sistema di adsorbimento, che nella maggior parte dei casi utilizza ammine di qualsiasi tipo (con una concentrazione del 10-40% in acqua). Il gas grezzo, che si trova a una temperatura prossima a quella ambiente, entra in una colonna di adsorbimento, dove i gas vengono fatti fluire in controcorrente in presenza di una quantità di ammina ridotta. L’anidride carbonica adsorbita dall’ammina diventa ammina arricchita, mentre il resto del gas, tipicamente azoto o gas di sintesi, viene disperso nell’atmosfera. L’ammina arricchita viene riscaldata in uno scambiatore di calore prima di raggiungere la colonna di desorbimento. In questa colonna, un bollitore riscalda ulteriormente l’ammina a circa 120 °C, al fine di desorbire l’anidride carbonica. L’ammina desorbita viene riciclata nella colonna di adsorbimento, dopo essere stata raffreddata dall’ammina arricchita proveniente dall’adsorbente. L’anidride carbonica calda esce dalla colonna di desorbimento, viene raffreddata con acqua e inviata al sistema principale per essere liquefatta e purificata. La procedura di base consiste nel comprimere il gas grezzo per consentirgli di superare le cadute di pressione nelle diverse fasi di purificazione. Una volta essiccato e privo di idrocarburi pesanti, viene liquefatto tramite un refrigerante esterno o a base di ammoniaca (freon) e, non essendo condensabile, viene eliminato in una speciale colonna a riempimento. Infine, il gas viene sottoraffreddato e stoccato in serbatoi isolati a bassa temperatura. Per raggiungere la pressione richiesta (generalmente da 16 a 25 bar) in modo economicamente vantaggioso per la liquefazione dell’anidride carbonica purificata, sono necessari due stadi di compressione per proteggere il compressore. È inoltre necessario rimuovere la massima quantità possibile di umidità. Un separatore, dotato di una speciale valvola automatica controllata da un trasmettitore di livello azionato da un’elettrovalvola, scarica il prodotto condensato. La CO2, con una concentrazione del 98-99%, viene quindi distribuita a vari fotobioreattori (pbpma) che occuperanno lo spazio disponibile sopra il (bcsvp).
Gli attuali impianti di trattamento delle acque consumano energia ed emettono CO2, mentre il processo di purificazione VSB produce biomassa per la produzione di energia, la quale assorbe CO2, come riassunto nelle seguenti formule: C6H12O6 + 6O2 ↔ 6CO2 + 6 H2O + circa 38 molecole di ATP
che è l’opposto della fotosintesi, che invece consuma CO2:
(6 CO2 + 6 H2O + 2872144.8 (j / mole) ↔ C6H12O6 + 6 O2. Anche nelle vasche (wbp) del VSB la CO2 viene ossidata, ma non viene espulsa nell’atmosfera, bensì viene consumata come risorsa preziosa nello stesso sistema. Per trasformare un VSB che alcalinizza l’acqua in un desalinizzatore, basta usare i collegamenti (aws), fornitura di acqua alcalina, e (wss), fornitura di acqua sfusa, tra le vasche (wba e wbp), e rafforzare il processo di purificazione eliminando le sezioni di produzione meccanizzata (vmcpg) ed espandendo quelle con acqua (bcsvp) complete di cestelli sospesi su ruote in resina (rwhb), con scambio ionico a resina sintetica.
La figura 1 descrive le acque non inquinate, da alcalinizzare o desalinizzare insieme all’acqua di raffreddamento degli impianti termici, che arrivano nella vasca (wpb), mentre le acque reflue inquinate, provenienti da terreni agricoli e industriali, arrivano nelle vasche (wpa) dove subiscono un trattamento di ossidazione con diffusori d’aria alimentati da (efa). In questa vasca la superficie dell’acqua può essere illuminata con lampade a LED per sfruttare l’effetto della fotosintesi. I fanghi prodotti da questo processo vengono sollevati da pompe (slp) in serbatoi (ttst), serbatoi di transito per l’ispessimento dei fanghi, il cui trabocco, l’acqua più leggera, viene restituito alla vasca di acqua da depurare (wbp). I fanghi ispessiti vengono alimentati dalla pressione idrostatica (tsh), tramoggia dei fanghi ispessiti. Le acque, prelevate a valle dell’impianto tessile, vengono sollevate, man mano che arrivano (dopo il livello di segnalazione nel serbatoio), al primo piano di (bcsvp), vasche sovrapposte coperte biologicamente; in cui, il livello raggiunge il massimo di 100 cm, serve a offrire una maggiore superficie alla luce, con uguale volume immagazzinato, entrambi per ridurre la pressione idrostatica sulle pareti dell’edificio. Ogni vasca, mantenendo costante il proprio livello, senza tracimazione, solleva l’acqua al piano successivo quando riceve acqua dal piano inferiore. Nelle vasche biologiche coperte sovrapposte (bcsvp), la coltivazione di piante acquatiche di tipo superficiale come azolla o lenticchia d’acqua, è costituita da una superficie uniforme di tessuto che impedisce la proliferazione delle alghe, mentre il transito sommerso dei cestelli (le cui resine ioniche vengono rinnovate quotidianamente) rimuove i sali solubili nell’area sottostante. Questo avviene anche per il terzo, quarto, quinto piano, fino all’ultimo piano finale (fbcvp), l’ultima vasca biologica coperta verticale, dove l’acqua viene purificata attraverso vari passaggi sintetici e foto da resine a scambio ionico contenute nei cestelli sospesi. Quando l’acqua è purificata e demineralizzata al livello programmato, misurato da sensori e sonde per il controllo dell’ossigeno disciolto, della salinità e del pH, l’acqua tracima; L’acqua estratta al di sotto dello strato superficiale tramite un deflettore immerso viene scaricata attraverso la valvola di scarico dell’acqua purificata (pwdv), altrimenti viene scaricata attraverso la valvola di ricircolo dell’acqua (rwv), che alimenta le vaschette di troppo pieno (wot). Le vaschette (wot) sono alimentate anche dall’acqua piovana raccolta dal tetto dell’edificio (plv) e soprattutto dalle acque sollevate dalle pompe di sollevamento (wlp) della vasca di alcalinizzazione (wba). Se il sistema verrà utilizzato anche per desalinizzare acqua di mare e acqua salmastra, queste confluiranno nella vasca di alcalinizzazione (wba). Le acque di questa vasca, destinate esclusivamente all’alcalinizzazione, che debbano essere addolcite o meno, vengono sollevate direttamente nel troppo pieno (wot), mentre l’acqua di rubinetto prodotta nella vasca (wpb) verrà aspirata, insieme a quella ossidata, nelle vasche biologiche (bcsvp). Le acque che raggiungono le vasche (wot) cadranno come una pioggia torrenziale sui cesti pieni di massi calcarei allineati nei vassoi di troppo pieno.Poiché l’ambiente in cui sono sospesi i massi calcarei è ricco di CO2 proveniente dai fumi catturati da camini, focolari e gas di scarico, la conseguente reazione di carbonatazione a freddo estrarrà dalle rocce i rispettivi ioni: ioni di calcio e magnesio: CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca2+ + 2 HCO3-; per la dolomite: CaMg(CO3)2 + 2CO2 + 2H2O ↔ Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3 e, in misura minore, questo vale anche per gli ioni degli altri minerali più comuni (Na+, K+, Cu++, Ni++, Pb++, Zn++, ecc.). L’acqua ionizzata cadrà nella vasca di alcalinizzazione (wba) dove verrà raccolta per il successivo riutilizzo. Essendo rocce impure, il gocciolamento di acqua sporca, che può essere una miscela di argilla, pietre frantumate, calcio, silicio e vari minerali, viene raccolto in un doppio fondo rimovibile (cwhb), cestelli sospesi calcarei su ruote, coperti da un pannello filtrante in tessuto, che lascia passare solo acqua alcalina. Ciò evita la contaminazione del (wba) e il calcare può essere facilmente integrato dall’alto del cestello rimuovendo, pulendo e riposizionando il fondo filtrante rimovibile. L’acqua che cade sul tetto in pendenza (wba) viene convogliata lateralmente attraverso un canale di raccolta delle pietre (csc), protetto da una piccola griglia. In questo modo anche le poche pietre che cadono dall’alto possono essere consumate senza produrre fanghi indesiderati nella vasca dell’acqua da alcalinizzare (wba). Il canale (csc) è coperto dalla pioggia che cade dall’alto per deviare il flusso della pioggia sul pavimento e costringe le impurità a depositarsi nel canale, che viene pulito da un gancio (emr), dotato e motorizzato rastrello, con pattino in gomma. Dal canale (csc) viene prelevata acqua alcalina (aws) che alimenta (wbp). Si noti che nell’ambiente calcareo della serra, i fumi della centrale a combustibili fossili che arrivano contengono circa il 10% in peso di aria (250 volte superiore alla normale concentrazione nell’aria). Poiché la CO2 è 1,5 volte più pesante dell’aria e inoltre, in questo ambiente non c’è vento, abbiamo una concentrazione stabile di CO2 che è effettivamente centinaia di volte superiore a quella atmosferica. Di conseguenza, per la legge di Dalton e Henry, la pressione specifica di questo gas nell’aria è centinaia di volte maggiore delle normali condizioni atmosferiche, mentre il contenuto di CO2 nelle gocce d’acqua che ricoprono le rocce e penetrano nelle microfessure è decine di volte superiore alle normali condizioni atmosferiche. Ciò consente effettivamente alla CO2 di spostare l’azoto e l’ossigeno nella miscela d’aria, occupando di fatto lo spazio normalmente occupato da azoto e ossigeno. La roccia calcarea o i detriti sospesi nei cestelli sono frantumati in piccoli pezzi in modo che la superficie esposta sia alcune centinaia di volte maggiore di quella normalmente esposta nelle grotte sotterranee di stalattiti calcaree. Successivamente, la rimozione degli ioni di calcio e magnesio è centinaia di volte più veloce dei processi naturali che avvengono in queste grotte. Pertanto, sia l’alcalinizzazione dell’acqua dolce che l’addolcimento dell’acqua salata,può beneficiare di questo processo ben noto. Nel sistema qui descritto nel presente brevetto, l’invenzione del richiedente sfrutta questi processi naturali e accelera l’alterazione meteorica in modo che possano essere applicati su scala e tempistica industriali. Lo stoccaggio e il trasporto di rocce frantumate meccanicamente e la progettazione di sinergie impiantistiche che aumentano le rese consentono al progetto di purificare quantità industriali di CO2 dall’aria in tempo reale. È molto facile entrare (wba) a un pH critico (da 9,5 a 10) che precipita il calcio e il magnesio sul fondo del bacino sotto forma di carbonato di calcio e magnesio, secondo le reazioni inverse a quelle sopra. Estrarre i fanghi e poi i carbonati che troviamo nelle acque una maggiore quantità di acido carbonico (HCO3-) nell’ambiente che libera la CO2 non disciolta, che in (vmcpg), mescolando di nuovo con acqua e rocce calcaree prive di altri ioni calcio e magnesio, che creeranno nuovi bicarbonati nel bacino d’acqua da alcalinizzare (wba), fino a raggiungere di nuovo il pH critico che li fa precipitare. Utilizzando questo sistema non abbiamo bisogno di altri sistemi per consumare la CO2, alcalinizzare o dolcificare le acque. Il sale marino non può essere eliminato, ma la CO2, fotosinteticamente parzialmente trasferita nella serra per mezzo di ventilatori elettrici (efa) ci permette di produrre la loro biomassa a spese di questi sali. Non dobbiamo dimenticare che per produrre semplici molecole vegetali sono necessarie immense quantità di componenti: “ogni 35 milioni di atomi di carbonio dalla fotosintesi prendono 30 milioni di atomi di ossigeno, idrogeno e 60 milioni di atomi di diversi elementi prodotti dall’acqua (azoto, potassio, calcio, magnesio, fosforo, zolfo, ferro, boro, manganese, zinco, rame, cobalto, molibdeno). Pertanto, nel normale ambiente urbano, la depurazione richiede come minimo un VSB che consiste in: un certo numero di serre verticali adiacenti in calcare e fotosintetiche, accesso all’acqua urbana e posizionamento ottimale dei depuratori d’aria senza uscire dalla città e che consentono anche la purificazione dell’aria. Per purificare grandi concentrazioni di inquinanti come il digestato liquido o per desalinizzare grandi flussi di acqua salmastra o marina è necessaria l’integrazione della tecnologia appropriata, che nel caso del VSB è lo scambio ionico. Milioni di metri cubi d’acqua possono esistere in qualsiasi momento nelle varie sezioni di un VSB (wbp, wba, bcsvp e fbcvp possono circolare a migliaia di m³/h. Il sistema di purificazione dell’acqua è simile a quello già utilizzato per movimentare i cestelli di materiale calcareo all’interno del VSB. Allo stesso modo, cestelli perforati su un sistema di trasporto automatizzato vengono utilizzati per spostare le resine ioniche attraverso le vasche biologiche di acqua da trattare (bcsvp e fbcvp). Queste vasche integrano anche piante fotosintetiche attive nella zona superficiale. Se questo sistema dovesse essere utilizzato per la desalinizzazione dell’acqua di mare, sarebbe necessario indurre la precipitazione dei carbonati.L’acqua che salirà nei serbatoi (wba) per l’ossidazione a secco (wbp) sarà acida e ricca di sali privi di carbonio. Questi verranno neutralizzati in (bcsvp e fbcvp) integrati con le resine a scambio ionico contenute in (rwhb), cestelli sospesi con ruote in resina. L’apporto di acqua alcalina (aws) che verrà prelevato dal canale (csc) contribuirà alla normalizzazione del pH alterato nella vasca dell’acqua da purificare (wbp) prima che questa ricada nella vasca dell’acqua da alcalinizzare (wba). L’arrivo della nuova acqua salata in (wba) continuerà ad alimentare il processo tramite (wbp) attraverso il collegamento (wss). Questo collegamento verrà chiuso se in (wba) entra solo acqua dolce. Man mano che arriva nuova acqua, il livello si alza, indipendentemente dal grado di purificazione raggiunto, e la forza (wbp) spinge l’acqua in eccesso verso i piani superiori del (bcsvp). Man mano che l’acqua scorre e sale verso le vasche successive, diventa sempre meno ricca di sali, fino a raggiungere il livello (fbcvp). Le sonde di controllo di salinità, ossigeno disciolto e pH assicurano che siano stati raggiunti i parametri necessari e consentono l’apertura della valvola di scarico dell’acqua depurata (pwdv), chiudendo il ricircolo (rwv). Lo scambio ionico inserito in (bcsvp e fbcvp) è uno scambio reversibile di ioni che avviene tra una sostanza solida (resina) e un liquido senza alterare la struttura del solido. Il principio dello scambio ionico è validamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue per la rimozione di azoto di scarto, metalli pesanti e solidi disciolti.
Le resine a scambio ionico sono costituite da macromolecole organiche convenzionali formate da una matrice polimerica opportunamente reticolata in modo da poter fissare gli ioni. Esistono resine specializzate per tutte le applicazioni di depurazione. Sono commercializzate sotto forma di piccole sfere con diametri e uniformità variabili a seconda del tipo di applicazione, con un diametro compreso tra 0,3 mm e 1,2 mm. Sebbene la velocità di scambio ionico sia inversamente proporzionale al quadrato del diametro delle particelle, per l’applicazione in cestelli, il compromesso consiste nell’utilizzare particelle di diametro maggiore. Il processo di scambio ionico si svolge in due fasi: una fase operativa e una fase rigenerativa.
Fase 1, Fase Operativa: Le resine ioniche sono immerse in vasche, sospese ai carrelli, ed entrano da un lato della vasca, la attraversano e infine escono dal lato opposto. I vari fondi delle sezioni (bcsvp), nella parte relativa allo scambio ionico, saranno cationici o anionici. La quantità di resine contenute nei cestelli è proporzionale al contenuto di sali che devono essere assorbiti. In questo modo l’acqua che sale attraverso entrambe le sezioni, mentre le resine cationiche e anioniche vengono rinnovate separatamente senza creare turbolenza nelle vasche.
Fase 2 , Fase rigenerativa: Segue la fase operativa e consiste nel rifornimento o nella ricarica dei siti attivi della resina per il successivo riutilizzo. Questa fase rigenerativa viene effettuata al piano terra del VSB mediante il trascinamento di carrelli automatici attraverso tunnel progettati per la rigenerazione cationica o anionica. Il processo di rigenerazione è a sua volta suddiviso in tre sotto-fasi:
a) L’asciugatura iniziale serve a rimuovere le impurità depositate sul tamburo che impediscono il passaggio dell’acqua e della soluzione rigenerante. Getto ad alta pressione di acqua demineralizzata viene spruzzato dall’alto. L’azione dei getti provoca l’inclinazione dell’apertura automatica del coperchio, consentendo all’acqua di penetrare all’interno dei cestelli.
b) La rigenerazione avviene per immersione nel tunnel successivo, la cui lunghezza è calcolata in base al tempo necessario. Questo può essere acido o basico a seconda che si tratti di una resina a scambio cationico (con HCl, H2SO4) o anionica (NaOH). Si utilizzano soluzioni diluite in cui la proporzione di acido o base disciolta dipende dalla forza (grado di dissociazione) dello stesso.
c) Il lavaggio finale viene eseguito per rimuovere l’acido o la base residui e avviene automaticamente nel tunnel mediante getti di acqua deionizzata spruzzati dall’alto per penetrare nei cestelli. Infine, i cestelli vengono immersi in un bagno di acqua deionizzata. Dopo questa fase, vengono ripristinate le condizioni operative iniziali.
La logistica di VSB.Dalle FIG (1) e (6) gli ambienti (vmcpg e bcsvp) sono disposti lateralmente al calcare centrale (vclmg) per sfruttare la luce naturale, opportunamente integrata con luce artificiale. Le coperture di (bcsvp) saranno costituite da griglie con ampi vuoti per consentire il passaggio della luce. Entrambe le sezioni sfrutteranno il calore delle vasche di acqua calda (hwt) e la vicinanza della sezione (vclmg) da cui aspirerà aria calda, umida e ricca di CO2, miscelata con aria esterna in speciali unità di trattamento aria (uta) e controllata da sensori di umidità, temperatura e CO2 nell’ambiente. Ciò creerà condizioni ambientali ottimali per la produzione di biomassa agricola e acqua durante tutto l’anno, sfruttando il carbonio dovuto alla fertilizzazione con CO2. Negli edifici verticali sinergici (VSB), per la lavorazione e la raccolta vengono utilizzati cestelli di movimentazione e stoccaggio meccanici (cwhb e rwhb) e scaffalature attrezzate e motorizzate (emr). Possiamo realizzare il VSB con vari gradi di automazione dei cestelli e delle scaffalature mobili, carrelli sospesi che vengono spinti motorizzati o manualmente da un piano all’altro e da una corsia all’altra, seguendo percorsi predeterminati con movimento traslazionale longitudinale, orizzontale o verticale. Questi sistemi di movimentazione automatizzati si trovano comunemente in altri settori come quello automobilistico o manifatturiero. Muovendosi attraverso traslazioni e sollevando le sezioni di binario che trasportano il carrelli motorizzati e non, che sono rastrelliere e cesti sospesi. La rastrelliera motorizzata equipaggiata (emr) sarà equipaggiata per la lavorazione della superficie del terreno, per la semina, il taglio, la trinciatura e l’aspirazione del fine, la pulizia del canale (csc). Poiché la produzione di energia è molto semplice dal punto di vista del lavoro, la produzione di energia può avvenire in modo completamente automatico: il raccolto, trinciato aspirato, attraverso i canali lato aspirazione al percorso del gancio, viene inviato al silo di stoccaggio della biomassa (sbm). Il sistema di movimentazione automatizzato sposta i cesti (cwhb e rwhb) e i ganci (emr) attraverso le stazioni al piano terra, dove vengono puliti, riempiti e manutenuti (compresa la sostituzione delle batterie CC di (emr)). Le resine a scambio ionico vengono lavate e ricaricate nelle stazioni situate lungo il percorso. Alla fine dei relativi percorsi, cesti e rastrelliere vengono inseriti in (brse), cestelli e rastrelliere in un elevatore di smistamento che opera all’esterno della struttura dell’edificio. Gli elevatori possono fermarsi a qualsiasi piano per inserire o tirare i cestelli o le barre di sospensione. Porte incernierate e sigillate in gomma minimizzano la perdita di calore e CO2. Non è necessario elettrificare l’intero percorso, – solo la sezione di smistamento al piano terra all’esterno delle serre mediante scambi, discendenti/ascensori e paranchi. Essendo percorsi lunghi e non utilizzati continuamente,È sufficiente motorizzare i carrelli di trasporto delle barre di sospensione e delle attrezzature agricole, dotati di motori a corrente continua alimentati da batterie intercambiabili (le stazioni di ricarica delle batterie saranno comodamente collocate al piano terra). Anche il trasporto pneumatico del materiale fine è stato ampiamente testato nell’industria, mentre per l’aspirazione della biomassa trinciata tramite il sistema di sospensione mobile, si possono adattare i sistemi di aspirazione utilizzati per l’estrazione dei fumi di saldatura nelle postazioni di lavoro mobili: si prevede un collettore a vuoto, dotato di una fessura rivestita di labbri in gomma che si apre al passaggio del tubo di aspirazione a forma di terminale metallico collegato all’aspirazione e alla trinciatura del prodotto. Non è necessario alimentare i carrelli che sostengono i cestelli con massi di calcare e resine ioniche. Questi saranno gestiti come in un magazzino: entreranno da un lato della serra ed usciranno dall’altro, spinti da dietro dai carrelli in entrata e trascinati da carrelli elevatori per l’uscita. I carrelli saranno infatti dotati di barre distanziatrici che si innestano automaticamente tra loro durante il carico e si disinnestano durante l’uscita, quando gli estrattori dei paranchi le includono nella rotaia di traslazione.
Breve descrizione dei disegni. Prima di procedere con la descrizione, si ritiene opportuno riportare una legenda dei simboli utilizzati nella descrizione e nei disegni allegati:
Legenda: (ac) compressore d’aria; (af) filtro dell’aria; (ags) fanghi agitatori; (ahu) unità di trattamento aria; (aid) serrande di ingresso aria; (aout) uscita aria; (acwhs) sistema di riscaldamento dell’acqua di raffreddamento in arrivo; (apt) serbatoio a pressione atmosferica; (art) tunnel di rigenerazione anionica; (as) fognatura di arrivo; (asc) collettore di fanghi anaerobici; (assc) collettore sommergibile di fanghi anaerobici; (avhe) scambiatore di calore; (agrw) acque reflue agricole; (aws) fornitura di acqua alcalina; (bcf) filtro ciclonico per biogas; (bc) compost insacchettato; (bcsvp) vasche sovrapposte biologiche coperte; (bmh) tramoggia per biomassa; (bms) silo per biomassa; (bioc) collettore di biogas; (brse) elevatore a cestelli e griglie; (bws) fornitura di acqua per caldaia; (casrb) scaffalature e cestelli di smistamento in area coperta; (ccc) canale centrale coperto; (CCPC) camino di cattura, raffreddamento e purificazione; (cf) filtro ciclonico; (cd) diffusore conico; (clp) pompa di sollevamento condensa; (CMCO 2 ) collettore di trasporto miscela compressa di aria e CO2; (cr) carreggiata; (crt) tunnel di rigenerazione cationica; (csc) canale di raccolta pietre; (ct) serbatoio di condensazione; (cwhb) cestelli sospesi calcarei su ruote; (cwlp) pompa di sollevamento acqua fredda; (cchwf) canale coperto per acqua calda e fumi; (cws) alimentazione acqua fredda; (db) caldaia domestica; (dlh) tramoggia di carico del digestore; (dp) pompa di drenaggio; (dst) serbatoio soluzione detergente; (dwb) corpo idrico a valle; (dst) serbatoio di distribuzione fanghi; (dw) acqua depurata; (dwt) serbatoio acqua desalinizzata; (ebCO 2 ) elettroventilatore per CO 2(ebbio) elettroventilatore per biogas; (efa) ventilatore elettrico per aria; (eff) ventilatore elettrico per fumi; (esf) filtro elettrostatico; (emr) rack motorizzato attrezzato; (ethw) serbatoi di espansione per acqua calda; (etcw) serbatoi di espansione per acqua fredda; (fai) presa d’aria fresca; (fcv) valvola di controllo del flusso; (fvhe) scambiatore di calore vapore-fumi; (fgec) camera di espansione dei gas di scarico; (fgwe) scambiatore acqua-gas di scarico; (fbcvp) laghetto verticale coperto biologico finale; (fgfs) sistema di filtrazione dei gas di scarico; (gas) gasometro; (gf) pavimento a griglia; (GMLED) depurazione ambientale globale marina e lacustre; (GUED) depurazione ambientale globale urbana; (gw) parete di vetro; (hwb) bacino dell’acqua calda; (hwp) tubi dell’acqua calda; (hwcb) bacino coperto dell’acqua calda; (hwcp) pompa di circolazione dell’acqua calda; (hwfc) canale acqua calda e fumi; (hwlp) pompa di sollevamento acqua calda; (hws) fornitura acqua calda; (lf) piano inferiore; (lbh) tramoggia massi di calcare; (LDDC) digestore lineare disidratatore compostatore; (ls) silo calce; (mgg) mini serra vetrata; (pbpma) fotobioreattori per la produzione di microalghe; (pcbio) trasporto pneumatico biomassa; (plv) pioggia; (pfb) caldaia per impianti pubblici; (pvum) modulo urbano verticale di purificazione; (pwdv) valvola di scarico acqua purificata; (pwo) uscita acqua purificata; (rfwt) tunnel di lavaggio finale resine; (rm) copertura rimovibile; (rcpld) pannello di controllo stradale con mini tramoggia di dosaggio calcare incorporata; (rrpwl) linea di recupero acqua piovana e acqua purificata; (rsiet) serbatoi di scambio ionico della soluzione rigenerante; (rrt) tunnel di rigenerazione resina; (rwt) tunnel di lavaggio resine; (rwv) valvola di ricircolo dell’acqua; (rww) acqua di lavaggio delle resine; (rwhb) cesti sospesi su ruote in resina; (se) vano scale e ascensore; (sfgc) collettore di decantazione dei gas di scarico; (sh) tramoggia fanghi; (sk) lucernario; (sid 1-2) serranda di intercettazione del fumo; (sle) estrazione dei fanghi dalla vasca di raccolta; (slp) pompa di sollevamento fanghi; (sov); valvola di intercettazione; (spas) pompe sommergibili per fanghi anaerobici; (ssl) decantatore nella linea fognaria; (STAMCO 2 ) serbatoio di stoccaggio miscela atmosferica di aria e CO2; (STCMCO 2 ) serbatoio di stoccaggio miscela compressa di aria e CO2; (stt) nastro di trasporto fanghi; (tsp) pannelli solari trasparenti; (ttst) serbatoio di transito di fanghi da addensare; (rwv), valvola di ricircolo dell’acqua; (TEPbio), centrale termoelettrica alimentata a biogas; (TEPfos) centrale termoelettrica alimentata a combustibili fossili; (tucCO2) collettore sotterraneo di CO2 ad ispessimento; (uf) piano superiore; (upwb) corpo idrico a monte; (uv) valvola unidirezionale; (vcmlg) serra verticale coperta meccanizzata in pietra calcarea; (vahe) scambiatore di calore; (vm) miscelatore verticale; (vmcpg) serra di produzione verticale coperta meccanizzata; (VSB) edificio sinergico verticale; (wb) corpo idrico; (wba) bacino idrico da alcalinizzare; (wbc) bacino idrico di raffreddamento; (wbp) bacino idrico da purificare; (wlp) pompa di sollevamento dell’acqua; (wfd) scarico del pavimento di lavaggio; (wodc) canale di troppo pieno e drenaggio dell’acqua; (wot) vassoio di troppo pieno dell’acqua; (ws) approvvigionamento idrico; (wss) approvvigionamento idrico.
Disegno “1/6”: la figura (1) è il diagramma di flusso del depuratore d’acqua VSB e del produttore di biomassa. Possiamo vedere il lato centrale dello schema costituito dalla vasca d’acqua da alcalinizzare (wba) dove l’acqua pulita arriva per essere alcalinizzata. Sopra di essa c’è un piano intermedio sopra il quale si trova il magazzino calcareo meccanizzato (vcmlg). Sopra di esso ci sono le vasche di troppo pieno (wot). È possibile notare che i gas di scarico contenenti CO2 entrano sotto la soletta del tetto della (wba) e l’aria, per raggiungere l’uscita in alto, è costretta a fare un percorso piuttosto tortuoso e alla fine deve passare attraverso i cestelli contenenti materiale calcareo nella pioggia causata dalle vasche di troppo pieno (wot). La figura 2 mostra che nello stesso spazio occupato dalle vasche biologiche (bcsvp) siamo in grado di produrre microalghe. Infatti, grazie allo spazio limitato in altezza (bcsvp) e al fatto che non richiede lavoro meccanico ma solo luce, possiamo sovrapporre ad esso (PBMA) (fotobioreattori per la produzione di microalghe) interamente sospesi dal soffitto, per lasciare libero il pavimento, sotto il quale può circolare (cwhr). Si possono anche vedere i vari flussi di acqua e aria. E soprattutto, che l’aria può avere più ingressi ma può uscire solo dalla parte superiore della serra.
Il disegno sottostante mostra la vista longitudinale del VSB, dove si può osservare l’area al piano terra con il transito dei cestelli (cwhr) e (cwhb) e, più in alto, la purificazione dell’area e la produzione di biomassa. Si noti che le vasche coperte sovrapposte biologiche (bcsvp) sono sempre presenti, sebbene nella versione stretta, quando combinate con la serra verticale meccanizzata coperta per la produzione (vmcpg); si possono vedere le due strutture superiori dell’edificio (brse) con i portacestelli e l’ascensore, senza i quali non sarebbe possibile realizzare l’industrializzazione della protezione ambientale. Sui tetti degli edifici sono installati pannelli solari trasparenti. La figura 4 mostra un ingrandimento dell’area di lavoro al piano terra.
Il disegno sottostante mostra lo schema di un depuratore verticale industriale globale in cui sono inseriti i sistemi VSB insieme ad altri impianti industriali: 1 (TEPfos), 2 (CCPCfos), 3 (VSB), 4 (LDDC), 5 (TEPbio), 6 (CCPCfos). Dove (TEPfos) produce energia fossile, calore, fumi e CO2; trasferisce la CO2 e il calore dei fumi a (CCPCfos), mentre il contenuto di calore nell’acqua va a (LDDC); (CCPCfos) trasferisce il calore a (LDDC) e la CO2 a (VSB). Questo produce biomassa, che viene trasferita a (LDDC) e acque alcaline che vengono inviate ai mari; (LDDC) produce biogas, che viene trasferito a (TEPbio), digestato solido per l’agricoltura e il digestato liquido che si sposta a (VSB), mentre i fumi caldi con CO2 vanno in VSB. Nel frattempo (TEPbio) produce energia biologica, calore, fumi e CO2; trasferisce la CO2 e il calore dei fumi a (CCPCbio), mentre il contenuto termico dell’acqua va a (LDDC). Il ciclo può continuare indefinitamente, coesistendo nello stesso sistema con combustibili fossili e organici che insieme producono energia pulita, compost per l’agricoltura e acque alcaline per combattere l’acidificazione degli oceani. Ma (VSB) con una gestione diversa può anche desalinizzare l’acqua di mare. Molte tecnologie entrano in questo sistema, applicando solo (CCPC), (VSB), (LDDC), (GSPDPTC).
Disegno “4/6” fig. 6, sezione trasversale, viste di un impianto globale di depurazione industriale, dove sono mostrati i collegamenti tra gli edifici aerei e sotterranei (VSB) e (LDDC). Questo disegno mostra il silo di biomassa (bms) e ossido di calcio (ls), i sacchi con il compost drenante (bc), il collegamento tra la sezione calcarea e i digestori, la camera contenente il biogas con la vasca d’acqua per l’alcalinizzazione (wba) per lo stripping della CO2, e il compostaggio e la disidratazione dell’aria sempre con la stessa vasca (wba) che non diffonde odori all’esterno. Tutti i processi aerobici dell’edificio (LDDC) raggiungono l’atmosfera passando attraverso l’edificio sinergico verticale (VSB), in particolare la sezione calcarea (vcmlg) ed escono nell’atmosfera (aout). L’acqua contenuta nelle tubazioni dell’acqua calda (hwp) contribuirà al riscaldamento e all’asciugatura delle serre (bcsvp), (vcmpg), (pbpma) e finirà nelle vaschette di troppo pieno (wot) sulla sommità della serra calcarea.
La Figura 4 mostra lo schema di (GUED), “depurazione ambientale urbana globale” e lo schema di (GMLED) “depurazione ambientale marina e lacustre globale” integrati nel sistema GSPDPTC, descritto in precedenza, che sono stati inventati successivamente, in cui sono presenti le versioni urbane di: 1 (CCPC), 2 (VSB), 3 (LDDC), 4 (TEPbio) per l’applicazione in ambienti urbani che producono energia fossile e bioenergia, calore, fumo, CO2 e acqua inquinata. Il calore del (CCPC) urbano va alla caldaia domestica (db), il calore del (TEP) urbano e del suo (CCPC) va a (LDDC); la CO2 urbana
dai TEP e (db)
va a (VSB). (VSB) produce biomassa, che viene trasferita a (LDDC) e acqua alcalina che viene inviata al sistema fognario, che sarà molto diverso dal sistema attuale perché non produce acido solfidrico, ma purifica l’acqua e cattura CO2 e smog. Nella stessa figura è riportata anche l’applicazione marina e lacustre utilizzando lo stesso (pvm) con una composizione diversa. (LDDC) produce solidi e liquidi digeriti, nonché biogas che viene trasferito a (TEPbio). Il solido digerito viene utilizzato per l’agricoltura mentre il liquido digerito viene trasferito a (VSB). Questo ciclo può continuare indefinitamente con una coesistenza di combustibili fossili e sistemi biologici per produrre energia pulita, compost per l’agricoltura e acqua alcalina per ridurre l’acidificazione degli oceani. Diverse tecnologie caratterizzano il sistema. Infatti, per ottenere le massime prestazioni dall’intero sistema è necessario modificare il “modulo verticale urbano di depurazione” (pvm) previsto in GUED e GMLED, in modo che non solo sia collegato al collettore di fanghi anaerobici (asc – assc), ma sia anche collocato sotto una “mini serra vetrata” (mgg), all’interno della quale sarà presente una piccola sezione (vclmg) utilizzata per ossidare e alcalinizzare le acque e neutralizzare la CO2 senza ricorrere all’uso di ossido di calcio. Ciò non è sempre possibile a causa delle limitazioni di spazio nei vecchi centri urbani, ma può essere collocato ovunque ci sia spazio, come un’aiuola o una rotonda.
Il disegno “6/6 ” fig. 8 mostra uno schema di un modulo verticale urbano purificante originale (pvum), previsto in un impianto globale di depurazione delle acque reflue urbane con “pannello di controllo stradale con mini tramoggia di dosaggio del calcare incorporata” (rcpld). Questo sistema può essere utilizzato nella depurazione urbana globale, dove non c’è spazio in superficie per realizzare la soluzione mostrata in fig. 9 e rivendicata in questa “richiesta PCT”. Infatti, (rcpld) può essere vantaggiosamente sostituito da una “mini serra vetrata” (mgg) che incorpora una sezione (vcmlg) di serra meccanizzata verticale coperta in calcare, sovrapposta al (pvum). Questo sistema è più efficiente nella depurazione locale dell’aria e dell’acqua, che viene resa alcalina neutralizzando la CO2 senza consumare ossido di calcio. Nelle aree urbane, il sistema Gued + GSPDPTC funziona localmente nel seguente modo: il camino cattura l’aria inquinata in uscita da caldaie e forni, dopo aver purificato i fumi con un filtro elettrostatico e recuperato il calore per migliorare le prestazioni termiche della caldaia domestica (db), i fumi vengono rilasciati in un “collettore di decantazione dei fumi” (sfgc) da cui la miscela di aria e CO2, attraverso vari “filtri dell’aria” e “compressori dell’aria” (ac), viene compressa in un “serbatoio di stoccaggio” (STCMCO2) e in una rete (CMCO2) da cui possono essere prelevate sia le sezioni di ossidazione locale (pvum) che le vasche di ossidazione VSB (wba) e (wbp) che sfruttano la pressione e l’ossigeno per ossigenare l’acqua, mentre la CO2 rilasciata dalle acque ossigenate, costrette a risalire nelle serre locali e VSB (vcmlg), viene assorbita per produrre carbonati nelle stesse acque che ricadono all’interno delle rispettive vasche. In (pvum) può anche consumare i nutrienti, come fosforo e azoto per mezzo della fotosintesi consentita da una superficie stagnante, ossigenata e illuminata, poiché l’acqua trattata viene espulsa da un tubo che sale fino ad almeno 100 cm per raggiungere il livello di troppo pieno. Anche in (pvum) le acque vengono alcaline nella serra toccando vassoi (wot) e attraversando cestelli riempiti con materiale calcareo (cwhb) di (vcmlg), sebbene tutto sia in miniatura, in (pvum) avvengono in forma modificata gli stessi processi di purificazione dei grandi VSB. La Figura 10 mostra che le principali funzioni di ossidazione, fotosintesi e alcalinizzazione, nonché la depurazione dei fumi, possono avvenire anche in case, aziende o blocchi industriali tramite sistemi di depurazione centralizzati, supportando camini (CCPC) e (pvum) con (mgg) e (vclmg), ma aggiungendo un serbatoio di stoccaggio per la miscela atmosferica di aria e CO2 (STAMCO2), un serbatoio di stoccaggio per la miscela di aria compressa e CO2 (STCMCO2) con relativo sistema di filtrazione (af) e compressore d’aria (ac). I fanghi prodotti dai blocchi (pvum) vengono estratti tramite un’autocisterna attraverso un processo di “estrazione fanghi dalla vasca” (sle) e trasportati a (LDDC).
La Fig. 11 mostra semplicemente che la linea “collettore di fanghi anaerobici” (asc) non deve necessariamente essere orizzontale, come mostrato schematicamente nella Figura 7, ma può anche avere deviazioni verso l’alto o verso il basso, a condizione che il tubo sia sempre pieno e che vicino alle pompe di sollevamento siano sempre installate valvole di non ritorno che impediscano il ritorno dei fanghi al (pvum). Come mostra la Fig. 7, la linea (asc) raggiunge la “tramoggia dei fanghi” (sh) del (LDDC). La Fig. 12 mostra un’applicazione molto simile alla Fig. 10 ma utilizzata nello schema (GMLED) “depurazione ambientale globale marina e lacustre” senza camino (CCPC). Infatti, questa figura contrassegnata con (pvlm – pvmm) “modulo di purificazione verticale lacustre-marina” è collegata alla rete (assc) “collettore di fanghi anaerobici sommergibile”.
Applicabilità industriale.Attraverso questi disegni ingegneristici e spiegazioni tecniche, risulta evidente quanto sia importante e strategico collocare gli edifici VSB in aree industriali e urbane. Altrettanto importante è la loro integrazione con sistemi di cattura dell’inquinamento atmosferico (nuovi camini e nuove reti fognarie) per massimizzare l’efficienza, poiché è molto più facile catturare alla fonte e sul territorio l’inquinamento urbano e industriale e recuperare l’energia contenuta nel calore prima che venga rilasciata nell’ambiente. Sia i rifiuti materiali che quelli energetici (sotto forma di inquinamento e calore di scarto) vengono recuperati e utilizzati per produrre nuova energia. Questo approccio “dalla culla alla culla”, che recupera materiali ed energia di scarto, dovrebbe rivelarsi economicamente sostenibile e generare nuovi posti di lavoro e industrie, a condizione che vengano effettuate analisi del ciclo di vita, studi di fattibilità economica e studi di impatto economico. A livello industriale, questi impianti non rappresentano un’iniziativa di industrializzazione commerciale, poiché si tratta di opere strutturali su larga scala che richiedono la guida del governo per essere avviate. A livello tecnico, un’industrializzazione efficace e diffusa della protezione ambientale non è stata ancora raggiunta perché non è mai esistito prima un progetto integrato come il VSB e i suoi sottosistemi, in cui le migliori tecnologie concorrenti nei settori dell’edilizia civile, industriale, agricolo, biologico e della chimica applicata sono confluite in una soluzione praticabile. Il VSB e i suoi sottosistemi, se implementati correttamente, impedirebbero le emissioni di CO2 e aerosol provenienti dalle maggiori fonti fisse di combustibili fossili – centrali elettriche, inceneritori, acciaierie, cementifici – catturando le emissioni e convogliandole attraverso uno scrubber a calcare (VSB) per purificare i fumi. Queste opere sono allo stesso tempo strutturali, tecnologiche e industriali. La funzione di purificazione dell’acqua del VSB ha anche una funzione sociale, ed è più completa rispetto ai depuratori d’acqua esistenti, che non si preoccupano nemmeno di purificare l’aria o di alcalinizzare l’acqua depurata. In realtà, gli attuali depuratori svolgono un lavoro superfluo per combattere l’inquinamento globale, poiché, operando all’aria aperta, non emettono CO2 nell’atmosfera, evitando così l’alcalinizzazione necessaria alla purificazione dell’acqua e causando l’eutrofizzazione dei corpi idrici riceventi. Questo comporta un ulteriore spreco di risorse ed energia e si traduce in nuove e irreversibili emissioni di CO2 e metano, contribuendo ulteriormente al riscaldamento globale. Gli edifici (VSB), oltre alle applicazioni industriali e urbane illustrate in precedenza, possono anche servire a sostituire i bacini idrici artificiali creati per prevenire la siccità estiva. Infatti, i serbatoi esistenti, situati a monte delle aree da irrigare e privi di riserve idriche, sono fonte di eutrofizzazione e spesso provocano disastri e inondazioni quando vengono colti di sorpresa da improvvise piogge torrenziali mentre i serbatoi sono ancora pieni.Sarebbe più utile e sicuro disporre di un sistema come il VSB (Vertical Storage Bacino) che tampona e accumula l’acqua in bacini verticali con pochi centimetri d’acqua, che lasciano passare la luce e quindi depurano l’acqua tramite fotosintesi, producendo fanghi digeriti e contribuendo così alla produzione di energia. Un sistema di questo tipo depura inoltre l’acqua da sedimenti pericolosi come metalli pesanti e arsenico che si accumulano nelle falde acquifere. Essendo situati a valle del flusso d’acqua, parallelamente ad esso e sopraelevati in edifici verticali, questi accumuli d’acqua non rappresenterebbero alcun pericolo in caso di alluvione. Inoltre, migliorano la qualità dell’acqua, prevengono l’eutrofizzazione, dissipano il calore generato da centrali termoelettriche e fungono da supporto logistico per la produzione intensiva di microalghe in circuiti chiusi separati, il tutto senza produrre inquinamento. Queste applicazioni industriali e sociali creerebbero numerose nuove opportunità di lavoro.