Tecnologie innovative per il recupero di materia ed energia da rifiuti e residui industriali

Per ogni processo industriale la gestione dei residui che ne derivano incide significativamente sulle implicazioni di sostenibilità sia ambientali che economiche. Le analisi del ciclo di vita di un prodotto (Life Cycle Assessment – LCA), sempre più diffuse, valutano i carichi ambientali a partire dall’estrazione delle materie prime necessarie alla realizzazione del prodotto, per arrivare al momento in cui tutti i materiali che lo compongono ritornano nell’ambiente Tale prospettiva rappresenta un’opportunità anche dal punto di vista del conto economico, basti considerare i ricavi derivanti dal recupero di materia o di energia o i costi di smaltimento.  Il Centro Sviluppo Materiali S.p.A. (CSM), società privata di ricerca applicata nel settore dell’innovazione dei materiali con un know how sui materiali sviluppato in oltre 50 anni di attività, oltre alle tre aree tradizionali di ricerca (Oil e Gas; Iron e Steel; Energy e Trasport) ha incrementato le attività sull’Ambiente, più nello specifico: i processi e le tecnologie per i trattamenti ad alta temperatura. Per la valorizzazione dei rifiuti industriali la tecnologia messa a punto è il tamburo gassificatore ad iniezione differenziata; mentre per l’inertizzazione di rifiuti pericolosi sono stati sviluppati trattamenti basati su torce al plasma ad arco trasferito. La tecnologia del tamburo gassificatore (Figura 1)

è adatta per la produzione di gas sintetici (syngas) da rifiuti solidi di tipo organico e dotati di un buon potere calorifico. Il syngas prodotto può essere utilizzato o in processi esistenti, se il gassificatore è installato in un sito industriale, oppure per la produzione di energia elettrica, termica o frigorifera, nel caso di impianto green field. La tecnologia delle torce al plasma (Figura 2) è adatta alla vetrificazione di rifiuti inorganici pericolosi (ad es. amianto, ceneri prodotte da inceneritori) o per l’inertizzazione di rifiuti organici pericolosi (ad es. policlorobifenili – PCBs, altri inquinanti organici persistenti – POPs). Si tratta di sistemi di riscaldo ad altissima temperatura (7000÷10000 °C) che consentono un intenso trasferimento di calore per irraggiamento proprio in virtù del plasma generato. Al contrario dei bruciatori convenzionali, il plasma termico non è ottenuto da un processo di combustione e gli unici gas prodotti sono quelli relativi alla gassificazione del rifiuto. Si ottengono quindi volumi di gas molto bassi, con conseguenti notevoli semplificazioni ed economie nella realizzazione degli impianti di trattamento fumi, nonché un minore impatto ambientale. Inoltre, nel caso di rifiuti organici, i gas prodotti hanno un potere calorifico che consente il loro utilizzo per la produzione di energia elettrica. Le alte temperature che si ottengono nel rettore di trattamento produconola completa fusione del materiale trattato e la successiva efficace vetrificazione. Spesso la soluzione ottimale è un sistema compatto che integra più tecnologie che consentono di realizzare una sequenza sinergica di processi, come ad esempio: essicamento, pirolisi, gassificazione, inertizzazione del residuo solido. Per ciascuna tipologia di rifiuto il CSM individua la soluzione di smaltimento/recupero necessaria agendo secondo tre fasi di analisi. Prima fase: studio di fattibilità basato su attività di laboratorio, con analisi chimiche standard, analisi termiche, studio di processi di trattamento attraverso l’utilizzo di codici termodinamici commerciali e di programmi il tutto con software sviluppati in home. Già da tale fase si può individuare quale configurazione di un impianto industriale ed una prima stima delle prestazioni e dei costi di investimento e di esercizio. Seconda fase: sviluppo della soluzione e realizzazione di campagne sperimentali. L’attività prevede la realizzazione di un impianto pilota, in continuo esercizio, dalla capacità oraria di alcune decine di chili (max 100 kg/ora), sempre presso la sede del centro ricerca. Terza fase: realizzazione di un impianto industriale, da parte di una società impiantista, che sotto la supervisione del CSM installa ed avvia l’impianto presso il Cliente. A seguito delle diverse attività svolte il CSM si è dotato di “Impianti Pilota” presso la propria sede di Roma che costituiscono una “Piattaforma Ambientale” con reattori innovativi utilizzati nei progetti di R&D ambientali (tamburi gassificatori, tamburi essiccatori, torce al plasma), di altre unità ausiliare di cui necessità un impianto di trattamento (sistemi di caricamento per solidi o per liquidi, sistemi di depurazione dei fumi, sistemi acqua di raffreddamento (industriale o demineralizzata), servizi vari (aria, ossigeno, argon, metano, vapore), oltre che di un’ampia dotazione di strumenti per la misura in continuo delle emissioni gassose e per il prelievo di residui solidi. Fabio Salvati – Market Development Manager CSM