Come controllare le emissioni dei generatori di calore riducendo lo spreco di acqua

In Brasile e in altri paesi si utilizza mediamente molta acqua per mettere in funzione sistemi di abbattimento delle emissioni di particolato dei generatori, chiamati “wet scrubber” (torri di lavaggio). Esistono anche tecnologie a secco, che dunque non richiedono l’uso di acqua, oggi molto più preziosa di un tempo, e che garantiscono comunque il controllo delle emissioni.

Abbattere le emissioni dei generatori

Nelle “wet scrubber”, si “polverizza” acqua in una colonna per inglobare le particelle nelle goccioline d’acqua. Questo sistema è utilizzato soprattutto per abbattere le emissioni provenienti da generatori di vapore alimentati con bagassa, ovvero i residui della lavorazione industriale della canna da zucchero. Il vapore e l’energia ottenuti per mezzo della combustione della bagassa sono necessari al funzionamento degli impianti per la produzione di zucchero e alcool. Tuttavia le torri di lavaggio producono fanghi che contengono sostanze nocive e per questo devono subire un trattamento specifico, senza essere smaltiti tali e quali.

L’alternativa è la tecnologia a secco che dunque non richiede l’uso di acqua e che garantisce comunque il controllo delle emissioni. I problemi di questa tecnica sono rappresentati dai costi di investimento iniziali e, molto spesso, dalle abitudini consolidate che non vengono messe in discussione, specialmente perché la maggior parte dei produttori di zucchero e alcol sono restii alle innovazioni.

Il Brasile come caso studio

Come caso studio è stato scelto appunto quello del Brasile, in quanto maggiore produttore mondiale di canna da zucchero, partendo dai dati di un tipico impianto di produzione di etanolo e zucchero nel paese sudamericano. Gli indicatori chiave delle prestazioni di un generatore di vapore e delle torri di lavaggio sono stati valutati in modo sperimentale nel corso di una stagione di raccolta della canna da zucchero e sono stati confrontati con i requisiti legali di emissioni di particolato e di qualità dell’acqua in Brasile. I risultati evidenziano l’inefficienza del sistema ad acqua, che ha utilizzato solo il 30 percento dell’acqua per far funzionale la torre di lavaggio e il 70 percento per trasportare il materiale particellare secco raccolto nel condotto di scarico del generatore di vapore, negli scambiatori di calore e nel sistema di separazione con multiciclone.

L’evaporazione ha causato la perdita in atmosfera del 10,5 percento dell’acqua di lavaggio. Infine, il trasporto del materiale particellare umido così raccolto (7,9 t/h con il 78 percento di acqua al proprio interno) per lo smaltimento nei campi comporta costi significativi di carburante, oltre alle notevoli perdite di acqua. L’inefficienza è anche economica: il funzionamento della stazione di trattamento delle acque reflue ha rappresentato il 62 percento della spesa totale di capitale del sistema di pulizia, mentre la torre di lavaggio ha rappresentato solo il 38 percento.

«Proponiamo alternative per l’implementazione e l’ottimizzazione delle teconoligie»

«La partnership tra Polito e Unaerp è stata essenziale per dimostrare che la gestione dell’acqua utilizzata per la pulizia dei fumi prodotti da generatori di vapore alimentati a bagassa è ancora trascurata e antieconomica in gran parte degli impianti che producono zucchero ed etanolo. In questo modo si sciupano energia termica e acqua, entrambe risorse preziose al giorno d’oggi, sottolinea Murilo Innocentini professore presso l’Università di Ribeirão Preto, Gli stessi problemi possono verificarsi in tutti i generatori di vapore alimentati a biomassa dove si usa acqua per controllare le emissioni di particolato e limitare l’impatto ambientale. La nostra partnership propone alternative per l’implementazione e l’ottimizzazione di tecnologie di pulizia dei fumi a secco per aiutare le industrie a rispettare i limiti delle emissioni di PM ma con risparmi nel processo. La nostra intenzione è stabilire una partnership con le industrie interessate a tale ottimizzazione, per esempio, attraverso la costruzione di un impianto pilota per mettere alla prova i collettori a secco, o anche il ridimensionamento dei loro scrubber a umido affinché diventino più economici ed ecologici. Ingegneri e studenti di Polito e Unaerp sono i benvenuti a bordo per affrontare questa sfida».

«Grazie ai risultati ottenuti con questo studio,» commenta Paolo Tronville, del Politecnico di Torino, «ci auguriamo di potere presto installare in Brasile un impianto pilota che possa concretamente dimostrare come è possibile coniugare un minore impatto ambientale e costo di esercizio pur mantenendo il controllo delle emissioni».