Dettaglio emissioni inquinanti

 

Gas acidi (acido cloridrico, acido fluoridrico, anidride solforosa)

Questi inquinanti si formano sempre in presenza degli elementi chimici loro precursori (cloro, zolfo, fluoro). L’impianto di gassificazione può utilizzare alternativamente per l’eliminazione dei gas acidi due colonne di lavaggio in serie, secondo un processo ad umido oppure un processo secco con bicarbonato di sodio.

Il gas privato degli acidi deve poi essere bruciato nei motori, venendo quindi diluito in rapporto circa 1:3. Il risultato è che le emissioni sono circa un terzo di quelle che possono essere riscontrate in impianti a combustione diretta.

 

Polveri

Le polveri si differenziano per la loro natura (organiche, inorganiche) e per le loro dimensioni che possono in generale variare da nm ad alcun micron.

Negli ultimi anni il maggior interesse si sta concentrando sulle particelle “utrafini”, ovvero con diametro inferiore a 0.1 micron. Il motivo fondamentale è che da un lato queste particelle per le loro dimensioni riescono a penetrare completamente nei polmoni, d’altra parte sfuggono spesso ai sistemi adottati per la pulizia dei gas combusti. Secondo svariati studi negli impianti di combustione di materiali solidi (carbone, biomasse, rifiuti) il particolato ultrafine si forma soprattutto in seguito a condensazione dei metalli vaporizzati (sotto forma di ossidi o cloruri) durante la combustione. Queste prime particelle crescono poi grazie ad altri composti presenti nel gas. La maggioranza del materiale così formatosi riesce a crescere fino a dimensioni tali da poter essere asportato dai filtri, mentre la frazione più piccola sfugge al filtraggio e viene emessa dai camini.

Accanto a questo meccanismo di formazione del particolato ultrafine vi è anche quello tipico di tutti sistemi a combustione, che porta alla formazione di particolato carbonioso. Tale meccanismo però come si è detto è tipico di tutti i sistemi a caldo, dai motori delle auto ai sistemi di riscaldamento domestici ed industriali.

Nel caso del pirogassificatore i meccanismi di produzione delle polveri e quindi le loro caratteristiche sono molto differenti rispetto a quanto avviene nell’incenerimento e nei sistemi a combustione diretta in genere.

Vi sono infatti molte particolarità che fanno prevedere una formazione di particolato ultrafine moto ridotta, infatti:

  • La pirolisi avviene a temperatura spesso insufficiente a promuovere la volatilizzazione dei composti inorganici, e la mancanza di aria innalza ulteriormente la temperatura minima per avere tale volatilizzazione rispetto ai comuni sistemi a combustione
  • Il gas viene sottoposto ad una doppia filtrazione, (oltre al filtro principale il motore ha un ulteriore piccolo filtro di protezione). Si tenga presente che i limiti imposti dal motore sono notevolmente inferiori a quelli normalmente accettati per le emissioni in atmosfera.
  • Il gas ripulito viene poi bruciato in motori a gas. Il gas inviato ai motori, essendo stato precedentemente depurato, non contiene più le sostanze che costituiscono i “mattoni” del particolato inorganico; mentre per quanto riguarda la formazione del particolato organico questa è fondamentalmente analoga a quella dei motori a gas metano.

 

NOx, ossidi di azoto

Gli ossidi di azoto si formano in eccesso di ossigeno ad alta temperatura, quindi nel pirolizzatore soltanto durante la combustione del gas nei motori. La loro concentrazione è quella tipica uscente dai motori a gas, ed in ogni caso può essere efficacemente controllato con un trattamento SCR sui gas combusti.

 

CO, monossido di carbonio

Fermo restando che l’impianto di pirolisi avrà un fattore di emissione di CO in linea con altri impianti che utilizzano motori alternativi (per esempio le centrali biogas), dal punto di vista pratico il CO non è un inquinate critico in un’area non fortemente urbanizzata. Per rendere un’idea dalla bassa criticità del CO nel caso specifico, si consideri che il valore limite di qualità dell’aria prevista è 10 mg/m3 a fonte di un’emissione garantita al camino inferiore a 800 μg/m3.

 

Diossine e PCDF

I PCDF e le diossine sono una classe di inquinati organici clorurati a varia pericolosità.

Affinchè tali inquinati si formino sono necessarie alcune condizioni contemporanee:

  • Presenza di cloro
  • Presenza di ossigeno libero
  • Permanenza del gas a temperatura di 200-500 °C, possibilmente in presenza di particelle solide che catalizzano la formazione di tali inquinanti.

Nell’impianto di pirogassificazione è teoricamente possibile avere del cloro (se è già presente nel combustibile), ma non è assolutamente possibile avere ossigeno libero. Oltre a questo è previsto di eseguire un brusco raffreddamento di temperatura tra 500 e 100 ° che fa saltare al gas il campo di temperatura dove è possibile la formazione di diossine.

Il gas dopo il raffreddamento viene lavato asportando il cloro in modo praticamente completo (HCl << 10 mg/m3).

Nei motori, dove viene bruciato il gas, al contrario si verifica la presenza di ossigeno ed anche la permanenza in temperatura corretta, ma manca il cloro, per cui la formazione di diossine e PCDF non è possibile.

 

Metalli pesanti

I metalli pesanti sono caratterizzati da una volatilità relativamente elevata (mercurio, piombo), altri invece, pur avendola inferiore, possono essere volatilizzati sotto forma di sali ed ossidi.

Con l’abbassamento della temperatura questi composti condensano, in particolar modo sulle particelle di polveri. L’eliminazione dai fumi negli impianti di combustione avviene mediante filtrazione delle particelle, favorendo inoltre la loro ulteriore condensazione su particolari materiali (carbone attivo). Questo nel caso di impianti di incenerimento al fine di evitare picchi di emissioni inaccettabili.

Altri impianti a combustione (per esempio a biomasse) non adottano spesso sistemi di abbattimento specifici e hanno quindi emissioni fondamentalmente dello stesso ordine di grandezza dei rifiuti, pur partendo da un combustibile originario migliore.

Nel caso dell’impianto di pirolisi innanzitutto si parte da un rifiuto ottenuto da processi di separazione meccanica, privato dei metalli (che creano problemi al reattore).

La temperatura nel pirolizzatore non ha picchi tali da permettere l’evaporazione di molti composti. Tuttavia non si può comunque escludere che sporadicamente la sua alimentazione contenga materiali in grado di liberare metalli. In questo caso il gas viene comunque depurato grazie al lavaggio con olio, dove viene naturalmente ad essere sospeso del materiale carbonioso formatesi durante la pirolisi ed in grado di adsorbire i vapori di tali sostanze. Dopo il lavaggio ad olio il gas passa nuovamente nei lavaggi con acqua dove viene favorita un’ulteriore condensazione.

Tutti questi trattamenti avvengono su una portata di gas ridotta rispetto a quella emessa dal camino motori. In seguito alla combustione nei motori si ha una forte diluizione per cui è molto facile ottenere al camino motori concentrazioni di inquinati notevolmente inferiori a quanto avviene negli impianti basati sulla combustione diretta.