contaminanti1)I sistemi di abbattimento ad umido prevedono la rimozione degli inquinanti presenti in un flusso gassoso contaminato mediante l’azione di un liquido, solitamente l’acqua; per questo motivo simili impianti vengono anche definiti sistemi di lavaggio.
Per le particelle di diametro superiore ad un micrometro, il principale meccanismo che entra in gioco nella depurazione è dato dall’impatto dei contaminanti con le gocce del liquido o con le superfici bagnate delle strutture appositamente predisposte per favorire un migliore abbattimento. L’acqua cattura questi contaminanti e li trascina via permettendo così di ripulire il flusso inquinato.
Al contrario, per il particolato di diametro inferiore e per i gas la depurazione avviene essenzialmente perchè i contaminanti vengono assorbiti nella sostanza liquida. Questo processo che consiste nel passaggio selettivo di uno o più componenti da una fase gassosa ad una liquida viene detto absorbimento.
L’absorbimento può essere sia di tipo fisico che chimico. Quello fisico si manifesta quando i contaminanti si disciolgono nel mezzo liquido che funge semplicemente da solvente; quello chimico avviene quando gli inquinanti reagiscono chimicamente con il liquido o con opportuni reagenti presenti all’interno di esso. Da notare che l’absorbimento chimico può manifestarsi con reazioni reversibili oppure irreversibili a seconda delle sostanze in gioco. Nel primo caso il liquido può essere recuperato dopo un’opportuna rigenerazione, mentre nel caso delle reazioni irreversibili deve essere necessariamente smaltito e rimpiazzato.
L’absorbimento è particolarmente utilizzato per il controllo degli inquinanti gassosi presenti ad alte percentuali in volume, ma è applicabile anche a gas diluiti molto solubili. In genere l’absorbente più utilizzato è l’acqua a meno che non vi sia la necessità di abbattere contaminanti caratterizzati da una bassa solubilità , come gli idrocarburi; in questo caso si utilizzano altri solventi a bassa volatilità e di natura organica.
I fattori più importanti nel condizionare la solubilità dei contaminanti gassosi sono la temperatura ed il pH del liquido. I gas inquinanti sono più solubili nei liquidi freddi che non in quelli caldi e sono meno solubili nei liquidi che presentano un basso pH. Anche la pressione del sistema può condizionare la solubilità , ma questa non è la variabile più importante negli absorbitori utilizzati per il controllo dell’inquinamento dell’aria dato che si opera per lo più a pressione atmosferica. Altri fattori che sono direttamente relazionati al rendimento dell’absorbitore sono la superficie dell’area di contatto fra le diverse fasi ed il tempo a disposizione per la diffusione dei contaminanti gassosi nel liquido.
Nelle applicazioni industriali, in genere, è possibile ottenere la massima efficienza nell’abbattimento contemporaneo di particolato e di gas solo quando i gas da eliminare hanno un’altissima solubilità nel liquido di lavaggio. E’ anche preferibile che il particolato sia presente a concentrazioni relativamente basse perchè spesso si formano dei fanghi reflui particolarmente difficili da smaltire. Questa particolare situazione non si verifica spesso, così, per rispondere meglio alle diverse esigenze tecniche, i depuratori ad umido sono solitamente progettati o per l’eliminazione del particolato o per l’abbattimento dei gas. Quindi a seconda delle esigenze industriali si dovrà scegliere il tipo di impianto che meglio risponde alle richieste del caso e che garantisce allo stesso tempo alta efficienza ed economicità .
Di solito l’efficienza nell’abbattimento del particolato supera il 95%, mentre per quanto riguarda l’abbattimento dei gas e dei vapori l’efficienza varia dal 70 al 99%.
Bisogna comunque notare che alla depurazione dei flussi d’aria contaminati si accompagna inevitabilmente la produzione di fanghi e di liquidi reflui che, in molti casi, devono essere smaltiti dopo opportuno trattamento.
Le diverse soluzioni ingegneristiche hanno condotto alla realizzazione di un numero estremamente elevato di sistemi di abbattimento ad umido, soprattutto perchè si dimostrano estremamente utili quando i flussi contaminati presentano polveri, gas e vapori potenzialmente combustibili o esplosivi. Comunque, in linea di massima, semplificando molto possono essere individuati sostanzialmente quattro diverse tipologie di impianti:
le torri a nebulizzazione;
le torri a piatti forati;
le torri con corpi di riempimento;
i sistemi Venturi.
Tutti questi sistemi vengono anche definiti scrubber e sono estremamente diffusi sia come tali che combinati strutturalmente tra loro o con altri sistemi di abbattimento.
2)Inquinamento atmosferico è un termine che indica tutti gli agenti fisici (particolati), chimici e biologici che modificano le caratteristiche naturali dell'atmosfera.
à difficile definire quando si possa parlare di inquinamento atmosferico. Infatti la prima difficoltà è chiarire il confine tra sostanze inquinanti e non inquinanti. Williamson (1973) ha proposto una distinzione tra inquinante e contaminante: un contaminante è "ogni cosa che viene aggiunta all'ambiente che causa una deviazione dalla composizione geochimica media"; l'inquinante, per essere considerato tale, deve essere un contaminante responsabile di causare effetti nocivi all'ambiente, inteso in senso lato come unione delle parti naturale ed antropica.
I fenomeni di inquinamento sono il risultato di una complessa competizione tra fattori che portano ad un accumulo degli inquinanti ed altri che invece determinano la loro rimozione e la loro diluizione in atmosfera. L'entità e le modalità di emissione (sorgenti puntiformi, diffuse, altezza di emissione, ecc.), i tempi di persistenza degli inquinanti, il grado di mescolamento dell'aria, sono alcuni dei principali fattori che producono veriazioni spazio-temporali della composizione dell'aria.
Questo è uno dei problemi maggiormente sentiti dalle popolazioni dei grandi agglomerati urbani, di cui ci si è iniziati a preoccupare solamente negli ultimi 30 anni. Dagli anni '70 infatti sono state adottate delle politiche per la riduzione degli agenti chimici e di numerose altre sostanze particolari presenti nell'aria. Queste politiche per una maggior salvaguardia dell'ambiente hanno dato dei risultati per alcuni inquinanti come ad esempio il biossido di zolfo, il piombo e il monossido di carbonio; per altri come ad esempio il biossido di azoto, l'ozono e le PM10 non hanno portato i risultati sperati, dei quali si è scoperto solo recentemente la loro criticità per quanto riguarda la salute.
3)
I processi di desorbimento termico hanno lo scopo di vaporizzare i contaminanti organici volatili e semivolatili contenuti nel terreno da bonificare. La tecnica consiste nella vaporizzazione dei composti senza ossidazione né distruzione degli stessi. A seconda che i trattamenti siano effettuati in situ oppure on site (vedi note) possono essere individuate due categorie di processi:
q processi in situ: estrazione con vapore e riscaldamento a radiofrequenze;
q processi on site: desorbimento mediante riscaldamento diretto e desorbimento mediante riscaldamento indiretto.
Desorbimento Termico in situ
Estrazione con vapore
L’Estrazione con vapore anche definita “hot air/steam stripping” o “strippaggio con vapore” consente la rimozione dal suolo dei contaminanti volatili e semivolatili, presenti sia al di sotto sia al di sopra del livello della falda. Il sistema prevede la presenza di alcuni pozzetti di immissione posti lungo il perimetro della zona contaminata che permettono l’iniezione di vapore nel suolo a temperature che variano dai 150 ai 230°C. Il vapore iniettato a contatto con il terreno si condensa e genera il cosiddetto “fronte di vapore”, quest’ultimo avanzando nel sottosuolo volatilizza i contaminanti che incontra lungo il suo percorso e li incanala verso un pozzo di estrazione.
La velocità di spostamento della miscela di vapore e contaminanti gassosi dipende da diversi fattori fra cui la porosità del suolo, la permeabilità all’aria e la quantità d’acqua presente e per finire dalla distanza fra punto di iniezione e di assorbimento.
I vantaggi di questa metodologia sono i seguenti:
q permette di rimuovere i contaminanti volatili e semivolatili presenti sia sopra che sotto il livello di falda;
q le quantità di fluido captate dai pozzi di estrazione e successivamente trattate sono molto ridotte rispetto ai sistemi convenzionali di “pump and treat”;
q permette di trattare la frazione oleosa dei contaminati;
q al termine dell’iniezione del vapore il terreno risulta completamente sterilizzato e, dopo il raffreddamento, possono essere inseriti nel sottosuolo particolari microorganismi che riducono ulteriormente il livello residuo dei contaminanti;
q opera a temperature più basse rispetto alle tecniche di termodistruzione.
Riscaldamento a radio frequenze
Il processo di bonifica consiste nel riscaldare il suolo mediante l’emissioni di onde elettromagnetiche nel campo delle radio frequenze. L’energia è trasmessa al terreno mediante una serie di elettrodi inseriti per mezzo di pozzi e connessi ad un trasmettitore di onde radio. In seguito, attraverso gli stessi pozzi, vengono aspirati i vapori contaminati per il successivo trattamento.
Le temperature raggiunte nel suolo variano dai 100 ai 300°C.
Desorbimento Termico on-site
Il processo consiste nella vaporizzazione dei contaminanti organici inquinanti presenti nel terreno da bonificare attraverso un fluido di trasporto che può essere alternativamente costituito da aria, gas di combustione o gas inerte. I contaminanti trasportati dai gas, possono essere tra