Trattamento di emissioni nell'aria: carbone attivo e altre tecnologie a confronto

Ovunque in Europa le industrie sono alla ricerca di soluzioni efficaci per il problema delle emissioni contaminate nell'aria.

La filtrazione a carbone attivo è una soluzione efficiente e adattabile in molte situazioni, da sola o in combinazione con altre tecnologie.

Le sfide tipiche di emissioni nell’aria

Con il carbone attivo è possibile trattare due forme principali di inquinamento atmosferico:

  1. Composti organici volatili (COV). Molti sono soggetti a normative, in quanto possono essere dannosi per la salute umana o per l'ambiente.
  2. Composti che sprigionano odori. Possono essere anche COV oppure composti inorganici come H₂S e NH3. Le normative puntano a migliorare le condizioni per i dipendenti o per chi abita vicino agli impianti.

Gli impianti sono soggetti a limiti di emissione a seconda del settore, del tipo di composto, del suo livello di tossicità, della regione e della vicinanza a zone residenziali. Il benzene, per esempio, considerato potenzialmente cancerogeno, è soggetto a rigorosi controlli.

Le aziende possono scegliere di mantenere le emissioni al di sotto dei limiti previsti dalla legge, per esempio, per non esporre i dipendenti a odori sgradevoli sul posto di lavoro.

Settori e fonti

Il carbone attivo può essere utilizzato per trattare composti provenienti da varie fonti in diversi contesti operativi.

Le emissioni inquinate nell'aria costituiscono un problema per numerosi settori industriali. Il discorso vale soprattutto per le aziende chimiche, petrolchimiche e farmaceutiche, a causa dell’ampio uso di solventi o prodotti chimici di base e della presenza di prodotti intermedi. Anche i produttori di materie plastiche, polimeri e compositi devono affrontare problemi molto simili. Tuttavia, tutto il settore di produzione di materiali compositi lamenta lo stesso problema: le emissioni odorose di stirene.

In generale, l'industria manifatturiera deve gestire le emissioni di COV derivanti, ad esempio, da processi di incollaggio, rivestimento, asciugatura e pulizia dei prodotti. Le emissioni di COV e il controllo degli odori sono temi importanti per tutte le aziende coinvolte nella gestione o nel riciclaggio di rifiuti. Tali emissioni sono caratterizzate da una grande varietà di componenti, direttamente correlate al tipo e alla composizione dei rifiuti. Anche se le problematiche specifiche possono variare da settore a settore, riportiamo di seguito le numerose fonti principali di emissioni nell'aria in tutta l’industria.

Processi di produzione. I COV e gli odori sgradevoli possono essere sprigionati in molte fasi, ad esempio da serbatoi dei reattori, linee di verniciatura e processi di essiccazione.

Serbatoi di stoccaggio
I prodotti possono essere conservati in forma gassosa o liquida. La filtrazione a carbone attivo è particolarmente utile per i liquidi, come la benzina, il benzene o dei prodotti chimici organici più specializzati. Può essere utilizzata per le emissioni provenienti da enormi strutture di stoccaggio nei porti, da serbatoi più piccoli nei siti industriali e da cisterne per il trasporto. Le emissioni avvengono tipicamente con flussi discontinui e ad alte concentrazioni.

Stabilimenti di produzione. Le perdite nelle valvole o nei sigillanti possono sprigionare piccole quantità di COV e di odori che rendono l'ambiente di lavoro sgradevole. In questo scenario, le emissioni hanno generalmente basse concentrazioni e portate elevate.

Oltre al settore industriale, altre fonti di COV e di inquinamento odorigeno sono rappresentate dall'agricoltura e dai trasporti. Tuttavia, poiché non si tratta di punti di emissione, la filtrazione a carbone attivo non è applicabile.

Negli ultimi anni l'industria ha compiuto grandi progressi nella lotta all'inquinamento atmosferico. Con l'inasprirsi dei limiti, le aziende hanno cercato di affrontare anche le più piccole fonti di emissioni.

Tecnologie di trattamento delle emissioni nell'aria

Di seguito sono riportate le principali tecnologie di trattamento delle emissioni nell’aria attualmente in uso:

L'ossidazione termica o gli ossidatori termici rigenerativi (OTR) bruciano tutti i composti organici nell'aria ad alte temperature (più basse in un sistema catalitico). Per concentrazioni continue elevate di COV, questo è un metodo generalmente efficiente ed economico.

Tuttavia, l'ossidazione termica non è ideale per trattare operazioni discontinue o concentrazioni fluttuanti. In questo caso, al flusso si deve aggiungere gas naturale per mantenere la temperatura costante, condizione che rappresenta un problema dal punto di vista ambientale e dei costi.

I trattamenti biologici sono filtri fissi che contengono un letto di microrganismi che eliminano i COV. Sono adatti per il trattamento di flussi d'aria con basse concentrazioni di COV provenienti dall'industria alimentare o dei mangimi, in particolare se l'obiettivo è il controllo degli odori sgradevoli. Si deve però considerare che un biofiltro può emettere un odore proprio.

Tuttavia i batteri consumano solo i COV biodegradabili. I composti tossici non vengono rimossi e possono perfino uccidere i batteri. Inoltre, i batteri necessitano di condizioni di processo stabili: se le concentrazioni sono troppo basse non riescono a nutrirsi, mentre se sono troppo alte vengono sopraffatti. Dal momento che i microrganismi potrebbero aver bisogno di ossigeno e umidità sufficienti nel flusso di gas, potrebbe rendersi necessaria un'attrezzatura aggiuntiva.

Gli scrubber utilizzano acqua, acido o soluzioni caustiche per assorbire i componenti. È importante scegliere il liquido per lo scrubbing in base all'inquinamento. Queste apparecchiature sono adatte per concentrazioni elevate, ad esempio in un'azienda chimica. Potrebbero presentare problemi nel raggiungimento dei bassi limiti di emissione o nel trattamento di tipologie diverse di COV, risolvibili utilizzando più scrubber (diversi) contemporaneamente.

Tuttavia, in tutti i casi creano un flusso di rifiuti liquidi che richiede anche un trattamento.

La condensazione comporta una riduzione della temperatura necessaria affinché i COV diventino liquidi e possano essere rimossi. Se per il raffreddamento si usa azoto liquido, il processo prende il nome di condensazione criogenica. È utile per trattare flussi con un unico inquinante, per il recupero di questa molecola. I sistemi di questo tipo si possono trovare presso serbatoi di stoccaggio, navi e silos, in particolare nelle aziende che dispongono già di azoto liquido in loco. In caso contrario, l'utilizzo di questo processo risulta molto improbabile dato il costo elevato dell'azoto liquido. La condensazione criogenica non è una tecnologia semplice da usare: nonostante consenta di rimuovere facilmente la maggior parte della concentrazione, potrebbe non essere efficace nel raggiungimento dei limiti di emissioni ridotti.

I filtri a carbone attivo non bruciano, non decompongono, né cambiano le molecole, ma semplicemente le assorbono nei pori del letto del filtro a carbone. I tipi di carbone variano a seconda del composto e i filtri sono dimensionati per adattarsi alla portata e alle concentrazioni in ingresso.

Il carbone attivo è adatto a molte applicazioni, tuttavia in presenza di concentrazioni di COV molto elevate, il consumo di carbone potrebbe essere eccessivo. In questo caso, si dovrebbero prendere in considerazione sistemi termici o una combinazione di trattamenti.

Trattamenti combinati

In molti casi, il carbone attivo viene utilizzato in combinazione con altri trattamenti.

  • Pre-trattamenti

Sistemi termici: Il carbone attivo può rimuovere alcuni composti dal flusso d'aria prima del trattamento termico, impedendo la generazione di gas di scarico che potrebbero superare i limiti di emissione.

Questa combinazione funziona bene per le emissioni dai serbatoi di stoccaggio di prodotti petrolchimici, caratterizzate da concentrazioni elevate di idrocarburi.

Anziché per catturare i COV, può essere utilizzata per controllare lo zolfo. Se i composti solforosi in H₂S vengono bruciati in un OTR, si ottiene ossido di zolfo, un gas serra che può causare piogge acide e che è a sua volta soggetto a limiti di emissione. La combustione dello zolfo inoltre riduce l'aspettativa di vita dell’OTR.

I filtri DESOTEC proteggono l'OTR dallo zolfo nei serbatoi di stoccaggio petrolchimico al porto di Rotterdam.

Trattamenti biologici: Il carbone attivo può essere utilizzato come pre-trattamento principalmente in due modi.

In primo luogo come trattamento iniziale dei composti tossici che altrimenti ucciderebbero i batteri.

In secondo luogo per applicazioni di peak shaving. I biofiltri necessitano una concentrazione costante in ingresso, altrimenti i batteri potrebbero essere sopraffatti. In presenza di concentrazioni fluttuanti, il carbone attivo può filtrare i picchi prima che il biofiltro tratti il resto.

Tra i clienti di DESOTEC vi è un'azienda che produce PVC per finestre e punta a eliminare l'inquinamento odorigeno. In questa circostanza i nostri filtri vengono utilizzati per applicazioni di peak shaving a monte dei trattamenti biologici.

  • Post-trattamenti

I sistemi termici sono dimensionati sulla base delle concentrazioni in ingresso e dei flussi d'aria. Una variazione di questi parametri, ad esempio in seguito a un incremento della produzione, potrebbe causare il superamento della capacità del sistema. Il carbone attivo può apportare un finissaggio al flusso d'aria per rimuovere le ultime tracce di COV.

I trattamenti biologici non catturano sempre tutti i COV. Alcuni composti non sono biodegradabili e le fluttuazioni nei livelli di produzione e nelle temperature stagionali possono influire sull'efficienza del sistema. Inoltre, anche i biofiltri possono produrre odori sgradevoli. In questi casi, il carbone attivo può essere utilizzato come fase di finissaggio.

DESOTEC fornisce filtri a un'azienda di produzione di aromi e fragranze che possedeva un biofiltro poco performante. Ora utilizza il carbone attivo nella fase di finissaggio e come potenziale back-up in caso di guasto del biofiltro.

Gli scrubber a volte sono insufficienti per portare le concentrazioni di COV entro i limiti di legge. Possono essere utilizzati per trattare il 90% dei COV, con carbone attivo come seconda fase di finissaggio.

Il carbone attivo può rappresentare anche la fase finale di un ciclo, costituito ad esempio da uno scrubber caustico per rimuovere H₂S, uno scrubber acido per eliminare l'ammoniaca e un filtro a carbone attivo per rimuovere i componenti organici.

Tuttavia, tra lo scrubber e il filtro potrebbe essere necessario un deumidificatore che rende spesso più facile sostituire lo scrubber con carbone attivo.

Un altro cliente DESOTEC è una fabbrica che produce tavolette profumate per WC che aveva uno scrubber ad acqua inefficace. Dopo uno progetto pilota, il cliente ha deciso di sostituire lo scrubber con un filtro DESOTEC.

La condensazione può essere insufficiente per eliminare gli ultimi milligrammi di COV residui, di conseguenza il carbone attivo può essere utilizzate come finissaggio. Questo potrebbe essere il caso col benzene, che è soggetto a limiti rigorosi.

Tra i clienti DESOTEC vi è un’azienda farmaceutica che utilizza i nostri filtri come alternativa alla condensazione criogenica per rimuovere il cloruro di metilene.

  • Back-up

I filtri a carbone attivo possono anche essere installati come back-up e utilizzati durante la manutenzione, in presenza di un guasto o di una situazione di emergenza, o nel caso in cui le concentrazioni di COV superino i Limiti inferiori di esplosività (L.I.E).

Ciò si rivela particolarmente utile nelle aziende in cui la produzione è attiva 24/7 e qualsiasi interruzione risulterebbe molto costosa.

Soluzioni di filtrazione a carbone attivo DESOTEC

DESOTEC fornisce un servizio 24/7 in tutta Europa per le problematiche relative alle emissioni nell’aria, consentendo ai clienti di concentrarsi solo sul proprio core business.

Molto più piccoli dei biofiltri fissi, i nostri filtri compatti possono essere forniti rapidamente per un’installazione temporanea, risultando particolarmente adatti per risolvere situazioni urgenti, come le emissioni improvvise di odori. Dopo l'installazione possono essere ottimizzati per trovare la soluzione ottimale.

I filtri DESOTEC non richiedono grandi investimenti iniziali da parte delle aziende visto che si possono noleggiare su base giornaliera.

Essendo modulari, possono essere installati come fase di trattamento aggiuntiva in caso di livelli di concentrazione fluttuanti, aumento della produzione o inasprimento dei limiti delle emissioni.

Oltre a essere facili da installare e da rimuovere sollevano i clienti dall'incombenza di dover trattare da soli il carbone esausto in quanto la sostituzione viene eseguita da tecnici DESOTEC che si occupano anche di trasportare il carbone esausto nei nostri forni, dove i contaminanti vengono distrutti e il carbone riattivato, rendendo la filtrazione DESOTEC un'opzione ecologica.

In che modo DESOTEC può essere di aiuto alla tua azienda?

Abbiamo clienti in tutta Europa che stanno scegliendo una soluzione al carbone attivo per il trattamento di emissioni nell’aria, o che includono i nostri filtri nei propri sistemi termici, di biofiltrazione, di scrubbing o a condensazione.

Contatta oggi stesso i nostri ingegneri per individuare le soluzioni più adatte alle esigenze della tua azienda.

 

Presso gli impianti produttivi di DESOTEC, tutto il carbone attivo utilizzato viene analizzato in modo da poter prendere le giuste misure per la manipolazione e la rimozione del carbone esausto dai filtri mobili. Tutte le molecole che sono state adsorbite dal carbone attivo presso il sito del cliente, vengono desorbite all'interno dei forni di riattivazione DESOTEC. Questi contaminanti sono poi completamente distrutti, in conformità con la legislazione nazionale ed europea, mediante un impianto di combustione e neutralizzazione. L'intero impianto e le sue emissioni sono costantemente monitorati in linea, il che garantisce l'uscita dal camino solo di innocuo vapore acqueo.