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CCC/227

Progressi nel controllo polivalente degli inquinanti (CCC/227)
Anne M Carpenter

Bruciando nella caldaia di un impianto di produzione elettrica, il carbone produce gas di combustione contenente diverse tipologie di inquinanti: diossido di azoto (NO2) e ossido d’azoto (NO), diossido di zolfo (SO2) triossido di zolfo (SO3), anidride carbonica (CO2), mercurio (Hg) e particolato. Sono state recentemente introdotte normative ambientali che hanno reso più stringenti i limiti di emissione delle diverse specie inquinanti dagli impianti di produzione elettrica alimentati a carbone, e nuove restrizioni sono state adottate anche per quanto riguarda inquinanti finora non regolamentati. Tra queste ad esempio le nuove restrizioni per la CO2 e per il mercurio (Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente). Oltre 40 nazioni hanno modificato al ribasso i limiti sulle emissioni: la Cina ad esempio, per i nuovi impianti, possiede attualmente limiti fra i più stringenti del mondo (il limite per l’SO2 per le centrali di nuova costruzione è di 100 mg/m3 contro i 400 previsti dall’UE). Si acuisce quindi l’esigenza di tecnologie di rimozione di inquinanti che possano avere alte efficienze con costi di esercizio il più possibile contenuti. Tipicamente i sistemi di controllo delle emissioni negli impianti di produzione elettrica a carbone impiegano tecnologie progettate per la rimozione di un solo inquinante specifico. Questi singoli sistemi, quando occorre, sono poi combinati in serie per poter rimuovere inquinanti differenti.Si stanno invece affermando sistemi di controllo polivalente, in grado di rimuovere due o più inquinanti (SO2, NOX, mercurio, particolato e CO2) in un solo reattore o sistema progettato per lo scopo. Le tecnologie di controllo polivalente degli inquinanti sono di solito più convenienti rispetto a quelle che possano eliminare un singolo componente. L’investimento di capitale è spesso inferiore, così come i costi operativi, benché parte dell’abbattimento dei costi derivi dalla possibilità di valorizzazione dei sottoprodotti. Il loro ingombro è spesso inferiore ad un sistema convenzionale per inquinante singolo, cosa che li rende più semplici da installare soprattutto come retrofit di impianti esistenti. Alcuni sistemi utilizzano inoltre design modulari che garantiscono una scalabilità più facile per caldaie di maggiori dimensioni. Come benefit aggiuntivo delle tecnologie di rimozione congiunta di diversi inquinanti va considerato l’abbattimento dei costi dei sistemi per la captazione della CO2; le impurità nei gas possono contaminare, infatti, i solventi utilizzati per la cattura della CO2. Si riporta di seguito una breve panoramica sulle attuali tipologie di processi di controllo polivalente degli inquinanti utilizzati industrialmente. Ai fini del report vengono considerati i sistemi unitari in grado di rimuovere due o più specie di inquinanti in un singolo reattore progettato appositamente, includendo anche quelli che riducono parzialmente una seconda specie oltre quella principale. La maggior parte dei processi è allo stato commerciale o in una fase di sperimentazione molto avanzata. Le alternative sono numerose, e la scelta di una tipologia rispetto ad un’altra è direttamente collegata solamente alle esigenze specifiche dell’impianto in esame.

  1. Processi di lavaggio ad umido: scrubber ad umido a slurry di calcare; AirBorne Process™.

I processi di scrubbing ad umido generano sottoprodotti (e.g. gesso) vendibili, purché la vendita sia economicamente conveniente, essendo condizionata dalla presenza di un mercato finale dei sottoprodotti e dalla convenienza del trasporto. Tali processi comportano elevati consumi d’acqua ed il trattamento dei relativi reflui.

  1. Processi di lavaggio a semi-secco: scrubber a secco con calce; scrubber a letto fisso circolante.

I sistemi di tipo semi-secco integrano un sistema come l’ SDS (Spray Dry Scrubbers) e il CDS (Circulating Dry Scrubber), caratterizzati da alta efficienza di rimozione dei solfuri e del mercurio (che però diminuisce per l’ossidazione degli NOx) con un ossidatore di NO che rimuove la causa della perdita di efficienza.

Gli SDS sono utilizzati in impianti di produzione alimentati con carboni a medio e basso contenuto di zolfo, mentre i CDS vengono generalmente impiegati per tenori più elevati. Rispetto ai sistemi ad umido hanno costi di investimento ed ingombro inferiori, minore richiesta d’acqua, minori consumi elettrici, nessun refluo da smaltire e prodotti di risulta essiccati. Di contro, i costi operativi derivanti dai sorbenti sono generalmente più alti. Sono tecnologie utilizzabili solo su caldaie piccole o impianti industriali non destinati alla produzione elettrica.

  1. Tecnologie a secco: filtri ceramici catalitici; SNOX™; ReACT™.

ReACT e SNOX sono entrambi sistemi rigenerabili finalizzati alla rimozione di SOx ed NOx, già utilizzati a livello commerciale: operando a secco, non producono reflui da trattare o smaltire e i loro sottoprodotti possono essere commercializzati.

  1. Tecnologie al plasma non-termico: ECO+ECO2™; scariche a corona di plasma.

Rimuovono SO2 e NOx in un sistema che combina una barriera dielettrica e uno scrubber ad umido con iniezioni di ammoniaca: producono un fertilizzante commerciabile. Sono caratterizzati da elevati consumi di energia che ne causa un incremento dei costi: può essere limitato riducendo la concentrazione di NOx la cui rimozione richiede un maggiore dispendio di energia, rispetto alle altre specie inquinanti.

  1. Ossidazione in fase gas: Lextran, LoTOx™.

Combinano iniezioni di ozono con uno scrubber ad umido, e possono rimuovere SO2, NO2 e mercurio. I costi operativi sono essenzialmente addebitabili alla produzione di ozono. È allo studio la possibilità di integrazione con sistemi per la rimozione della CO2.

  1. Altri, non ancora disponibili a livello industriale: Shell Cansolv™, CEFCO; CSNOX™. DM

Il rapporto originale è consultabile gratuitamente, previa registrazione, all’indirizzo:
http://www.iea-coal.org.uk/site/2010/publications-section/reports