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Laboratorio analisi immediata

L’analisi immediata o (approssimata) dei combustibili (carboni e biomasse) consente di determinare il contenuto in umidità, sostanze volatili, ceneri e carbonio fisso. Assieme all’analisi elementare e all’analisi termica permette la caratterizzazione di un materiale per poter prevedere come reagirà ai processi chimico-fisici per i quali può essere utilizzato e per poter effettuare con precisione i bilanci materiali relativi.

La determinazione viene condotta tramite uno strumento denominato termogravimetro che misura la perdita di peso del campione (combustibile) in funzione della temperatura, in un ambiente controllato (con possibilità di operare in atmosfera di azoto, aria o ossigeno). Lo strumento è costituito da un forno che può raggiungere la temperatura massima di 1000 °C e che può alloggiare fino a 19 campioni (più uno di riferimento, denominato “bianco”) e da una bilancia. Durante l’analisi i campioni vengono continuamente pesati a seguito dell’impostazione di una rampa di temperatura: viene memorizzato il peso fino alla sua stabilità per ciascuna fase (umidità, sostanze volatili e, infine, ceneri). La percentuale in carbonio fisso viene stimata come completamento a cento.

Termogravimetro (TGA) per analisi immediata dei combustibili

Il campione da analizzare deve essere omogeneo e con granulometria inferiore ai 250 µm. Usualmente vengono analizzati circa 2-3 grammi di campione che vengono posti in un crogiolo ceramico che verrà poi alloggiato in un carosello con 19 posizioni disponibili. La durata dell’analisi è funzione del numero di campioni e dalle condizioni di partenza. Il metodo di analisi applicato risponde alla norma ASTM 5142 (Moisture Volatile Ash) con l’analisi in sequenza dei tre parametri da misurare. Nella prima fase il campione viene essiccato innalzando la temperatura fino a 105-107 °C per la determinazione dell’umidità. Nella seconda, per stabilire la percentuale di volatili, il campione viene riscaldato in atmosfera di azoto fino a 950 °C. Segue infine la determinazione del contenuto in ceneri con una combustione operata riportando la temperatura fino a 750 °C.

Crogioli ceramici per l’analisi immediata dei combustibili

Lo stesso strumento può essere utilizzato per applicazioni relative alla valutazione della stabilità termica, della velocità di reazione e delle transizioni di fase. Tali proprietà sono misurate in funzione della temperatura e del tempo, sottoponendo il campione, in un ambiente controllato, a una rampa programmata di temperatura che può avere fasi di riscaldamento e di mantenimento a un livello costante.