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Analisi energetica dei sistemi di abbattimento VOC dai processi industriali

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Analisi energetica dei sistemi di abbattimento VOC dai processi industriali

Il presente rapporto riporta i risultati relativi all’indagine dello stato dell’arte dei sistemi di abbattimento dei composti organici volatili (VOC) da correnti gassose di processi industriali. Il trattamento degli inquinanti prodotti è un aspetto che impatta notevolmente sull’efficienza complessiva di un processo, sia per via della complessità tecnica introdotta dal metodo di trattamento stesso, sia per il suo impatto sui consumi energetici. Di conseguenza, l’introduzione di tecniche di abbattimento efficienti e caratterizzate da ridotti consumi energetici costituisce un fattore importante nello sviluppo di un contesto industriale competitivo, tecnologicamente avanzato e soprattutto evoluto nell’ormai ineludibile direzione della sostenibilità ambientale. Sono state prese in considerazione le diverse tipologie di tecniche attualmente disponibili e per ciascuna sono stati evidenziati gli aspetti vantaggiosi e le limitazioni, in modo da potere individuare eventuali margini di miglioramento entro i quali proporre soluzioni tecnologiche energeticamente più efficienti.

Il presente rapporto contiene i risultati relativi all’indagine dello stato dell’arte dei sistemi di abbattimento dei composti organici volatili (VOC) da correnti gassose di processi industriali. La maggior parte degli studi relativi ai processi fotocatalitici riguarda le applicazioni per la rimozione dei VOC indoor, con concentrazioni di VOC spesso inferiori alle ppb. Nel caso dei processi industriali, le concentrazioni di VOC da trattare risultano dell’ordine di grandezza delle ppm e le portate che devono essere processate sono di migliaia di m3/h; inoltre, applicare una tecnica di controllo delle emissioni ad un processo industriale richiede lo sviluppo di reattori continui in grado di ottenere un’elevata efficienza di rimozione mediante un singolo passaggio.

Il trattamento degli inquinanti è un aspetto che impatta notevolmente sull’efficienza complessiva di un processo, sia per via della complessità tecnica introdotta dal metodo di trattamento stesso sia per il suo impatto sui consumi energetici. Di conseguenza, l’introduzione di tecniche di abbattimento efficienti e caratterizzate da ridotti consumi energetici costituisce un fattore importante nello sviluppo di un contesto industriale competitivo, tecnologicamente avanzato e caratterizzato da una crescente sostenibilità ambientale, il che può contribuire in modo significativo agli obiettivi di mitigazione del cambiamento climatico. In questo lavoro sono state prese in considerazione le diverse tipologie di tecniche attualmente disponibili e per ciascuna sono stati evidenziati gli aspetti vantaggiosi e le limitazioni, in modo da potere individuare eventuali margini di miglioramento entro i quali proporre soluzioni tecnologiche energeticamente più efficienti.

Le tecniche prese in considerazione si dividono in due macrocategorie: tecniche distruttive e tecniche non distruttive. Le tecniche distruttive comportano la trasformazione completa dei VOC, presenti nella corrente gassosa da trattare, in prodotti di combustione, ovvero anidride carbonica e acqua. Tra le tecniche distruttive sono state considerate: l’ossidazione, termica o catalitica, la biofiltrazione e la fotocatalisi. Tra le tecniche non distruttive, sono state trattate: l’adsorbimento, l’absorbimento, la condensazione e la separazione con membrane. Tra tutte le tecnologie per l’abbattimento dei VOC sopra elencate, la maggior parte dei processi industriali prevede l’impiego delle tecniche di ossidazione rigenerativa (circa il 90%), seguita dall’adsorbimento (3%). Tuttavia, le due tecniche più largamente utilizzate sono caratterizzate da elevati consumi energetici, legati alla necessità di riscaldare la corrente gassosa ad elevate temperature nel caso dei processi ossidativi e alla rigenerazione del sorbente, mediante riscaldamento o depressurizzazione, nel caso dell’adsorbimento. Inoltre tali processi, anche se teoricamente possono essere utilizzati per trattare correnti anche molto diluite, risultano poco efficienti in talune applicazioni.

La fotocatalisi costituisce un metodo che potenzialmente può consentire di superare le limitazioni dei processi di abbattimento attualmente utilizzati, dal momento che è un processo adatto a trattare tutte le tipologie di correnti gassose, anche quelle molto diluite, e che può essere condotto a temperatura ambiente, comportando di conseguenza consumi energetici sicuramente più modesti. Inoltre, essendo la fotocatalisi attualmente una tecnologia su scala da laboratorio (TRL3- 4), essa è passibile di ampi miglioramenti, sia dal punto di vista dello sviluppo del processo sia della messa a punto del materiale. Tali margini di miglioramento potrebbero fare passare la fotocatalisi da metodo sperimentato su scala di laboratorio ad un metodo applicabile su scala industriale.

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