Trattamento reflui della produzione di biocarburanti.

 

L'evaporazione applicata al trattamento dei residui liquidi finali della produzione di biocarburanti.

L'ascesa vertiginosa del prezzo del petrolio ha posto il problema, nel mondo industrializzato, di trovare dei carburanti alternativi a costi contenuti e con un ridotto impatto ambientale. I paesi più evoluti e che hanno un enorme fabbisogno di energia sono impegnati nel sviluppare dei processi chimici per produrre i biocarburanti, sostanze di origine vegetale, atti a sostituire i tradizionali combustibili fossili. In Europa la produzione dei biocarburanti è incentivata dai provvedimenti comunitari quali la "Direttiva Biocarburanti 2003/30/CE" che stabilisce una copertura del 5,7% del mercato nel 2010 e permette agli Stati membri di accordare riduzioni o esenzioni fiscali in favore della loro produzione. I paesi dotati di programmi di ricerca e sviluppo e di tecnologie all'avanguardia per la trasformazione dei prodotti agricoli in biocarburanti e per la produzione di energia dalle biomasse avranno dei vantaggi immediati a cominciare dalle ricadute sulla bolletta energetica sino all'incentivazione del settore agricolo. La produzione dei biocarburanti genera dei residui liquidi che devono subire un'appropriato trattamento depurativo. La Led Italia, azienda del gruppo Veolia che progetta e costruisce impianti di evaporazione, fornirà un impianto di evaporazione MVR a ricompressione meccanica del vapore della capacità di 60 Ton al giorno in distillato ad un'azienda tedesca leader nella produzione di biocarburanti da biomasse lignocellulosiche. L'acqua distillata, prodotta dall'evaporatore, verrà scaricata nella rete fognaria mentre la soluzione concentrata verrà smaltita attraverso società autorizzate. L'evaporatore permetterà una drastica riduzione del volume di reflui da smaltire e dei relativi costi di smaltimento.

LA BIORAFFINERIA

La scelta della bioraffineria è legata sicuramente alla disponibilità ed ai costi della materia prima ed ai consumi energetici. L'impianto di produzione di biocarburanti risulta più complesso di una raffineria tradizionale in quanto dovrebbe essere in grado di produrre più prodotti da una varietà di materie prime (grano, mais, segale, orzo, sorgo, melasso, residui vegetali e cellulosici, ecc) ed essere cosi meno soggetta ad aumenti ingiustificati dei prezzi di una singola materia prima. Ad esempio, produrre etanolo, tramite fermentazione dello zucchero, è economicamente vantaggioso in Brasile, che è il maggior produttore di zucchero a basso costo, ma non in Europa o negli Stati Uniti, ove il prezzo dello zucchero segue quello del petrolio o del gas naturale. Il processo messo a punto in Germania produce bioetanolo, da biomasse lignocellulosiche, che viene addittivato alle benzine e sostituisce il metanolo di origine idrocarburica.

I RESIDUI LIQUIDI DA CONCENTRARE

I residui liquidi prodotti dal processo, come riportato in Tab. 1, sono delle soluzioni acquose con una elevata conducibilità elettrica, dovuta all'alto contenuto di solfati e cloruri disciolti. E' presente inoltre un'elevata concentrazione di ferro ed in minima quantità altri metalli pesanti.

Tabella 1

Parametri U.m. Refluo

pH

 

7.1

Solidi sospesi

mg/l

 1977

Solidi Sedimentabili 2h

ml/l

20

Residuo fisso 105°C

%

 1.27

Residuo fisso 600°C

%

 1.21

Conducibilità

µS/cm

 11020

COD

mg/l

 268

Cloruri

mg/l

220

Fluoruri

mg/l

< 0.5

Azoto nitrico

mg/l

< 30

Solfati

mg/l

5354

Ione ammonio NH4+

mg/l

7.2

Ferro

mg/l

 45.4

Rame

mg/l

 < 1

Zinco

mg/l

1.0

Cromo

mg/l

 0.5

Calcio

mg/l

856

Sodio

mg/l

4100

Sostanze estraibili

mg/l

 27.2

Schema di processoZoom

TC 60000: Schema di processo semplificato

L'IMPIANTO DI EVAPORAZIONE

L'evaporatore MVR a circolazione forzata TC 60000 ha una capacità di circa 60000 litri di distillato nelle ventiquattr'ore con un consumo energetico specifico di 0,05 kWh per litro di distillato prodotto. Il funzionamento si basa sul principio della ricompressione meccanica del vapore che consiste nel rimuovere il vapore prodotto dal refluo in ebollizione, comprimerlo con un sistema meccanico (compressore) ed usare il vapore risultante ad una pressione più elevata come fonte di calore per evaporare altro refluo.

Essenzialmente il processo sfrutta il calore latente del vapore e permette di avere un consumo energetico molto ridotto.

Una pompa di circolazione preleva le acque reflue dalla caldaia e le invia agli scambiatori di calore a fascio tubiero, ove ricevono il calore necessario all'ebollizione. Il flusso ad elevata velocità permette di mantenere la superficie dello scambiatore sempre pulita e di ridurre gli interventi di manutenzione. Le acque reflue, una volta riscaldate, rientrano nella caldaia, ove avviene il passaggio di stato dell'acqua da liquido a vapore.

TC 60000Zoom

Evaporatore TC 60000

L'impianto è controllato e regolato da un computer. Le caratteristiche essenziali degli evaporatori sono:

  • esecuzione in monoblocco;
  • bassi consumi;
  • possibilità di ottenere elevate concentrazioni;
  • totale automazione per lavorare ventiquattr'ore al giorno;
  • facile installazione.

IL CICLO DI TRATTAMENTO

I reflui vengono scaricati in un serbatoio di accumulo in modo che si equalizzino. Successivamente vengono inviati nel TC 60000 ove vengono sottoposti ad evaporazione ad una temperatura di ca. 90°C per produrre un distillato, essenzialmente acqua con una conducibilità elettrica inferiore a 10 micro Siemens/cm ed un COD inferiore a 50 ppm, da riutilizzare nel processo o scaricare direttamente, ed un concentrato fluido contenente i sali ed i metalli pesanti. La soluzione viene concentrata di circa dieci volte per cui il quantitativo di concentrato prodotto si aggira sui 6 m3 al giorno. L'impianto descritto è in grado di trattare più di 20000 m3/anno di soluzioni acquose.

I principali vantaggi di questo impianto sono:

  • Alto rendimento energetico;
  • Buona qualità del distillato;
  • Alta efficienza per la minima formazione d'incrostazioni;
  • Ridotti costi di manutenzione, e buona affidabilità delle macchine.