COV - Composti Organici Volatili - Come intervenire?

Analizziamo insieme le tecnologie più idonee per garantire un efficace abbattimento dei COV!

Abbattimento dei COV, quali tecnologie per intervenire?

In un precedente articolo (COV - Cosa sono?) abbiamo esaminato i COV; in particolar modo, abbiamo visto il significato del termine, da che classi di composti sono caratterizzati e che problematiche ambientali/di salute possono creare.

Da queste considerazioni sorgono spontanee delle domande. Com’è possibile intervenire nei processi industriali per abbattere i COV? Quali tecnologie abbiamo a disposizione?

L’obiettivo di questo articolo è proprio quello di dare risposta a queste domande. Esamineremo le varie tecnologie disponibili e il modo in cui possono essere utilizzate nei processi industriali.

Iniziamo da un’interessante soluzione: la filtrazione a carboni attivi, basata sul fenomeno chimico-fisico dell’adsorbimento.

Filtro a carboni attivi

L’adsorbimento è un fenomeno di estrema importanza, che consente l’accumulo di sostanze su di una superficie solida. Nello specifico, tra le molecole presenti in fase fluida e la superficie del solido si generano dei legami intermolecolari (adsorbimento fisico) o dei legami covalenti/ionici (adsorbimento chimico).

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Adsorbimento

Questo fenomeno permette una separazione delle molecole di interesse dalla fase fluida, fino a quando la superficie del materiale solido viene interamente saturata.

Dunque, che materiale conviene utilizzare per questa applicazione? A livello intuitivo possiamo dedurre che l’adsorbimento delle specie chimiche è tanto più favorito tanto maggiore è la superficie di contatto tra le molecole stesse e il solido. Si rende dunque necessario l’utilizzo di un materiale caratterizzato da un’elevata porosità e da un’elevata superficie specifica (per unità di volume).

Un eccellente materiale che risponde a queste caratteristiche è il carbone attivo. Questo substrato viene generato da materie prime ad elevato tenore di carbonio, mediante dei processi di attivazione chimica o a gas.

Ponendo il carbone attivo all’interno di un apposita apparecchiatura, e imponendo il passaggio della corrente gassosa attraverso il carbone stesso, si realizza la separazione dei COV presenti nella fase fluida. Questo è il principio alla base del filtro a carboni attivi.

Sulla base di questa tecnologia Tecnosida® ha realizzato il filtro Chemsorb®, utilizzato con successo in varie applicazioni:

Abbiamo esaminato il fenomeno dell’adsorbimento, che coinvolge tipicamente una fase fluida e una fase solida. Cosa succede se consideriamo invece due fasi fluide, nello specifico una gassosa e una liquida? Anche in questo caso può avvenire uno scambio di materia, secondo un fenomeno fisico denominato assorbimento. Esaminiamolo più nel dettaglio, insieme all’apparecchiatura che ne sfrutta il funzionamento: il wet scrubber.

Wet scrubber

L’assorbimento consiste nel passaggio di specie chimiche da una fase gassosa ad una fase liquida. Nell’analisi di questo fenomeno è di fondamentale importanza prendere in considerazione due diversi aspetti:

  • L’aspetto termodinamico: in altri termini, qual è la massima quantità di specie chimica inquinante che la fase liquida può assorbire? La risposta a questa domanda dipende da molti fattori: temperatura, pressione, concentrazioni e caratteristiche chimico-fisiche delle sostanze in gioco. È possibile aggiungere dei composti alla fase liquida per incrementare la sua efficacia di assorbimento nei confronti delle specie da trattare.
  • L’aspetto cinetico: in altri termini, quanto velocemente avviene il processo di trasferimento dell’inquinante dalla fase gassosa alla fase liquida? Questo aspetto risulta essere profondamente influenzato dalle condizioni fluidodinamiche, dai gradienti di concentrazione che si sviluppano e dalla superficie di contatto gas/liquido.
fase liquida fase gassosa

Sulla base delle considerazioni ora effettuate vengono costruite delle apparecchiature che promuovono un efficace contatto tra la fase gassosa e la fase liquida, con il fine di trasferire a quest’ultima le specie inquinanti. Questa tipologia di apparecchiatura viene denominata wet scrubber.

Le soluzioni realizzative per i wet scrubbers sono molteplici e sono fortemente basate sulla sperimentazione e la calibrazione delle condizioni più efficaci. 

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Tecnosida® ha sviluppato un considerevole know-how, che le ha consentito di sviluppare WETCLEAN, un wet scrubber adattabile alle specifiche esigenze del tuo processo produttivo. Guarda come abbiamo applicato WETCLEAN in un processo produttivo, per abbattere COV e polveri.

Sino ad ora abbiamo parlato di fenomeni di assorbimento e adsorbimento, che permettono di rimuovere le molecole dalla corrente gassosa iniziale. Esistono tecnologie che, invece di sfruttare la rimozione dei composti, si basano sulla trasformazione dei composti stessi in molecole innocue?

La risposta è affermativa, e una tecnologia che sfrutta questo principio è la post combustione termica.

Post combustore termico

 

Combustione termica

La post combustione termica permette di trasformare i COV (o SOV - Sostanze Organiche Volatili) nei classici prodotti di combustione totale (anidride carbonica e acqua), più altri sottoprodotti dipendenti dalle tipologie di atomi presenti nelle molecole da trattare. La combustione è un processo esotermico, e tende ad avvenire spontaneamente a patto che la composizione della miscela aria/combustibile sia all’interno dei limiti di infiammabilità. 

In particolar modo, un post combustore termico risulta essere composto da:

  • Un bruciatore preriscaldatore, che permette di mantenere la miscela ad una temperatura per la quale avviene un’ignizione spontanea.
  • Un catalizzatore, che consente di incrementare la velocità del processo ossidativo.
  • Uno scambiatore di calore, che permette di utilizzare proficuamente il calore sviluppato in questo processo.

È importante mettere in evidenza il fatto che la post combustione termica rappresenta un’adeguata soluzione se:

  • La concentrazione di COV è sufficientemente elevata: in questa circostanza il calore sviluppato dalla combustione permette al processo di autosostenersi dal punto di vista energetico, con conseguenze abbassamento dei costi di esercizio.
  • Le molecole di COV sono prevalentemente idrocarburiche. Se nelle molecole volatili dovessero essere presenti percentuali significative di atomi diversi da carbonio, idrogeno e ossigeno, nel processo di combustione potrebbero generarsi delle nuove specie inquinanti. Immaginiamo ad esempio di voler ossidare una corrente contenente un quantitativo significativo di acido solfidrico (H2S). Il processo di combustione porterebbe alla formazione di ossidi di zolfo (SOx), e dunque da un’inquinante si otterrebbe un altro inquinante.

Dunque, abbiamo analizzato post combustione termica, filtrazione a carboni attivi e filtrazione a umido. Che altre tecnologie sono disponibili per i COV?

Ci sono delle apparecchiature specifiche che consentono di trattare una particolare classe dei COV: le molecole odorigene. Queste specie hanno frequentemente uno sgradevole impatto a livello olfattivo e causano lamentele da parte di coloro che abitano nei pressi delle zone di emissione. Vedremo in nuovi articoli che cosa sono le molecole odorigene e quali sono le tecnologie utili a trattarle.

A presto, con nuove preziose informazioni!

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