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PM
Predepurazione (cicloni)
La predepurazione è un processo che consiste in un trattamento preliminare dell'aria contaminata tramite l'abbattimento parziale degli inquinanti. Tra i principali sistemi di predepurazione sono da citare i cicloni che permettono di eliminare il particolato più grossolano in misure che variano tra il 30 e il 90%.
Il ciclone è un sistema di abbattimento di forma vagamente cilindrica che permette di raccogliere le particelle aerodisperse sfruttando la loro forza di inerzia. In questo dispositivo il flusso contaminato viene fatto entrare dall'alto e tangenzialmente in modo da assumere un moto a spirale direzionato verso il basso. Per effetto della forza centrifuga, il particolato di dimensioni maggiori fuoriesce dal flusso e, per inerzia, va a contatto con le pareti interne del ciclone; per la gravità scivola poi sul fondo del dispositivo dove viene raccolto in un'apposita tramoggia che viene periodicamente svuotata.
La parte inferiore del ciclone è di forma conica ed in questa zona il flusso d'aria inverte il senso del suo moto a causa della differenza di pressione esistente fra l'apertura di entrata e quella di uscita, posta sulla sommità. Così il flusso d'aria risale in una stretta spirale verso l'alto e fuoriesce dal tubo di scarico che ha l'asse coincidente con quello del ciclone. All'uscita la corrente si presenta depurata dal materiale più grossolano, ma permane contaminata dal particolato di dimensioni minori che non riesce a sfuggire alla forza di trascinamento dell'aria.
HOME L'efficienza d'abbattimento delle polveri varia in genere dal 70 al 90%, dal 30 al 90% per il PM10 e dallo 0 al 40% per il PM2,5.
Esistono anche cicloni ad alta efficienza, caratterizzati da flussi interni estremamente veloci ed in grado di raggiungere dei rendimenti migliori: dal 60 al 95% per il PM10 e dal 20 al 70% per il PM2,5; questi dispositivi sono però caratterizzati da un'elevata caduta di pressione, per cui il loro funzionamento richiede un grande dispendio energetico.
Filtrazione tessile
La filtrazione tessile è un processo di abbattimento del particolato solido che si realizza facendo passare il flusso d'aria contaminato attraverso dei filtri costituiti da fibre tessili di varia natura. Una volta venivano utilizzati solo prodotti naturali, come la lana od il cotone, caratterizzati da un'efficacia ed una resistenza relativamente basse; in seguito, però, l'avvento di fibre sintetiche come il nylon ed il polipropilene ha permesso di ottenere dei nuovi materiali più resistenti al logoramento, al calore, all'erosione ed all'attacco delle sostanze corrosive. In alcuni casi vengono anche utilizzate le fibre di vetro.
Gli elementi filtranti possono essere strutturati a pannello, a cartuccia o a tasca, ma molto più frequentemente presentano una forma cilindrica, per cui si parla spesso di sacche o di maniche.
I filtri a fibre tessili sono estremamente diffusi perchè offrono il vantaggio di abbinare un'alta efficienza ad un'azione di depurazione in genere indipendente dalla composizione chimica del particolato. Le poche limitazioni al loro impiego si manifestano quando nel flusso contaminato sono presenti delle polveri adesive oppure del liquido che non si può eliminare; in questi casi, infatti, sulla superficie del filtro si possono formare delle incrostazioni che vanno ad ostruire il passaggio dell'aria e quindi la filtrazione. Allo stesso modo possono insorgere problemi quando si ha a che fare con polveri, gas e vapori combustibili o potenzialmente esplosivi per cui risulta preferibile l'utilizzo di altri sistemi di abbattimento, come i sistemi ad umido.
Nella filtrazione tessile l'efficienza nella cattura delle polveri è variabile nel tempo a causa della stessa natura del filtro, per cui solitamente si preferisce valutare le varie prestazioni sulla base della concentrazione delle polveri in uscita; in ogni caso l'efficienza è sempre molto alta, supera il 99% e spesso raggiunge il 99,9%. Questo alto rendimento è possibile perché nell'abbattimento entrano in gioco vari fattori: ad un'azione di setaccio data dalla presenza delle fibre si aggiungono un effetto di sbarramento, un'interazione di natura elettrostatica ed un effetto di inerzia dovuto alla deviazione ed al rallentamento del flusso d'aria. Da notare che la stessa deposizione delle polveri sul materiale filtrante favorisce l'ulteriore cattura di altro particolato aerodisperso in quanto aumenta drasticamente l'azione del vaglio; in pratica tanto più il filtro è sporco, tanto più aumenta l'efficienza di abbattimento.
Per mantenere la caduta di pressione entro limiti ragionevoli, è comunque necessario effettuare una periodica pulizia del filtro.
Estremamente importante è la temperatura operativa dei vari filtri che deve sempre essere superiore al punto di condensazione dei vapori presenti nell'aria da depurare. Infatti nel caso in cui l'acqua si condensasse, le gocce che si formerebbero andrebbero ad inumidire lo strato di polveri già depositato sulla superficie del filtro; questo comporta un aumento della resistenza al passaggio dell'aria ed un incremento nella caduta di pressione. Inoltre l'acqua in fase liquida discioglie gli eventuali composti acidi presenti nei depositi favorendone la dissociazione; il tutto porta alla corrosione dei vari componenti dell'impianto, in primo luogo maniche ed intelaiature di sostegno.
Precipitazione elettrostatica
La precipitazione elettrostatica viene sfruttata principalmente per abbattere le emissioni degli inquinanti sotto forma di particolato; in condizioni ottimali è in grado di abbattere il particolato in sospensione con un'efficienza superiore al 99%.
Il processo prevede l'utilizzo di un campo elettrico ad alta tensione che provvede a caricare positivamente o negativamente le particelle solide o liquide presenti nelle emissioni gassose. Il particolato carico elettricamente va quindi a depositarsi per attrazione elettrostatica sull'elettrodo di raccolta da dove può essere rimosso come materiale secco oppure dilavato con acqua. Qualche volta il particolato liquido viene rimosso semplicemente facendolo scolare.
Questa rimozione si rende sempre indispensabile dato che lo strato di materiale che si deposita diminuisce l'intensità di campo elettrico e quindi l'efficacia di abbattimento.
L'indicatore più diretto del rendimento dell'elettrofiltro è sicuramente l'opacità del flusso d'aria in uscita. Alcuni grandi precipitatori elettrostatici sono dotati di monitor appositi detti opacimetri che sono in grado di rilevare anche le piccole deviazioni nell'opacità media. Comunque le rilevazioni sulle emissioni visibili possono essere fatte anche a vista, risulta infatti abbastanza facile intuire un malfunzionamento dell'elettrofiltro se all'uscita compaiono degli sbuffi di fumo.
Sea Water Scribbing (SWS)
La tecnologia del SWS, oltre ad essere molto efficace per l'abbattimento dello zolfo dai gas di scarico, risulta essere anche molto efficace per la riduzione del particolato presente in questi ultimi.
La Kristallon, azienza leader nel settore della progettazione e produzione di impianti di scrubbing, ha realizzato dei Sea Water Scrubbers che, lavorando con combustibili al 3.5% di zolfo, realizzano delle rimozioni del 100% di zolfo e dell'80% del particolato. Si ottengono in tal modo, quindi, dei benefici di gran lunga maggiori di quelli ottenibili mediante l'utilizzo dei combustibili a basso tenore di zolfo.