Quali sono le attuali innovazioni nella rimozione delle polveri e nella filtrazione delle emissioni industriali?

L’innovazione nella rimozione delle polveri e nella filtrazione delle emissioni industriali si concentra sui materiali di filtrazione e sulle tecnologie per il controllo e la manutenzione delle apparecchiature. L’obiettivo è quello di rendere i sistemi di rimozione delle polveri più pratici ed efficienti.

Le attuali tendenze dell’innovazione nei depolveratori e nei filtri dell’aria

Innovazioni nella manutenzione a distanzadei sistemi di rimozione delle polveri e degli impianti di filtrazione:

L’integrazione di sensori e tecnologie “Internet of Things” è pensata per fornire informazioni in tempo reale sul comportamento del sistema di raccolta delle polveri e per condividere queste informazioni tra il produttore e il fornitore. Ad esempio, i modem vengono utilizzati per la manutenzione remota del depolveratore. L’obiettivo è quello di poter condividere i principali parametri operativi di un sistema di aspirazione tra l’operatore e il produttore in tempo reale o su richiesta (delta P di incrostazione, consumo energetico, storia dei guasti, numero di ore di funzionamento, funzionamento delle varie sottounità, ecc.) Queste soluzioni consentono di monitorare in modo più accurato l’evoluzione di un impianto e di aumentarne l’affidabilità, riducendo al contempo il numero di interventi dei tecnici della manutenzione.

Innovazioni nel risparmio energetico :

Il controllo preciso della pulizia è un esempio. L’aria compressa è un fluido molto costoso. Un controllo preciso riduce il consumo di aria compressa. Il processo di pulizia inizierà al momento giusto (tempo o differenza di pressione programmata). Questo riduce il numero di operazioni di pulizia e, di conseguenza, l’usura e il consumo dei materiali filtranti. Inoltre, le nuove apparecchiature di depolverazione sono progettate per essere efficienti dal punto di vista energetico. Ad esempio, l’uso dei nuovi ugelli di iniezione dell’aria compressa Venturi nelle operazioni di pulizia riduce il consumo di aria compressa dal 20% al 40%, a parità di effetto pulente.

Infine, il controllo preciso della portata di aspirazione può portare a risparmi sostanziali. La potenza di un ventilatore è direttamente proporzionale alla portata di aspirazione. È quindi importante non sovradimensionare la portata di aspirazione. Altre soluzioni prevedono di dotare il ventilatore di un convertitore di frequenza e di regolare la portata in base alle esigenze di aspirazione. Il convertitore di frequenza adatta la potenza di aspirazione in base al vuoto o alla portata impostati, oppure in base al numero di macchine da aspirare. La regolazione della portata riduce in modo significativo il consumo della ventola e il consumo di riscaldamento quando l’aria aspirata viene espulsa all’esterno.

Innovazioni nella tecnologia di filtrazione

In risposta alla diversità delle emissioni di particelle di un’attività, è in uso un’innovazione: la filtrazione additiva. Si tratta della serializzazione di una serie di materiali filtranti specializzati in un depolveratore per catturare tutte le polveri e i VOC di un processo industriale (ad esempio Dustomat 24, ePUR Box). Il risultato è una soluzione personalizzata e adattabile al produttore. Ad esempio, la lavorazione di materiali compositi, la saldatura laser o la stampa 3D generano emissioni di diverso tipo e struttura: polveri, fumi finissimi e composti gassosi (VOC, odori, ecc.).

L’innovazione nei materiali e nella progettazione dei materiali filtranti si concentra sulle nanotecnologie e sulla biomimetica. Stiamo creando nanomateriali specializzati nella filtrazione di un tipo di molecola_{(CO2 CH4}) o, al contrario, in grado di catturare una varietà di particelle emesse da un processo industriale.

Focus sui materiali innovativi per il rilevamento, il filtraggio e la neutralizzazione delle particelle atmosferiche

Nanofabbricazione di un filtro dalle proteine del mais

Lo sviluppo di materiali ecocompatibili è una strada per l’innovazione. Ad esempio, è stato nanofabbricato un mezzo filtrante a partire dalle proteine del mais. Questo filtro è in grado di catturare il 99,5% delle particelle, come gli attuali filtri HEPA, ma anche l’87% delle formaldeidi. Quest’ultima prestazione è superiore a quella dei filtri specializzati in questo tipo di molecole tossiche. Il meccanismo di cattura si basa sulla capacità dei gruppi funzionali sulla superficie della proteina di agire come tentacoli cattura-molecole. La cattura simultanea di diverse molecole di gas è prevista grazie al riarrangiamento degli aminoacidi della proteina. Inoltre, poiché la proteina è idrofobica, il filtro può essere utilizzato in aria umida.

Neutralizzazione di molecole tossiche

Un’ innovazione prevede la nanofabbricazione di una fibra multicomponente che incorpora un agente fotocatalitico nella struttura della fibra. Questo distrugge VOC, odori e agenti patogeni, evitando il rilascio di inquinanti secondari. La struttura biomimetica è simile a quella di una diatomea per massimizzare gli scambi tra l’aria e l’agente purificante. Questa innovazione può sostituire i filtri a carbone attivo, con una minore manutenzione e una minore energia di filtrazione. Questa innovazione è stata brevettata dall’azienda francese Purenat.

Un’altra fonte di innovazione è il trattamento superficiale dei tessuti filtranti. Un nuovo rivestimento utilizza un precursore di rame per creare una struttura metallorganica conduttiva. Questo trasforma i gas tossici in materia neutra: il monossido di azoto viene convertito in nitrito e nitrato e l’idrogeno solforato in solfato di rame. La struttura metallo-organica integrata nel cotone o nel poliestere crea un materiale reattivo e riutilizzabile. Il trattamento della superficie consente di creare motivi specifici e di riempire con precisione gli spazi tra i fili del tessuto. Questo materiale è resistente all’usura e ai lavaggi standard. Può essere utilizzato per filtri intelligenti, sensori ambientali e dispositivi di protezione personale.

Innovazione nella cattura e nel rilevamento di agenti patogeni da aerosol.

Nuove tecnologie antiallergiche e antibatteriche vengono incorporate nei materiali per garantire un ambiente più sano. In futuro, alcune parti delle unità di raccolta della polvere potrebbero essere realizzate con questi materiali.

Nonostante le rigorose procedure di pulizia e disinfezione, negli ospedali esiste il rischio di infezioni. In risposta a ciò, un materiale plastico, l’acrilonitrile butadiene stirene (o ABS), ampiamente utilizzato nelle apparecchiature ospedaliere (oltre che negli involucri delle automobili e degli elettrodomestici, nella telefonia, nell’informatica e nei fili per la stampa 3D), è stato fuso con la clorexidina. Il risultato è un nuovo materiale per il trattamento delle superfici in grado di uccidere i batteri in 30 minuti. Questa innovazione risolve gli svantaggi dei disinfettanti tradizionali, che si diffondono nell’aria e fuoriescono dalle superfici quando vengono toccate. È prevista l’aggiunta di questo nuovo materiale al momento della produzione della plastica.

Allo stesso modo, è stato sviluppato un trattamento superficiale antimicrobico, antimicotico e antivirale basato sul digluconato di clorexidina da adattare ai materiali filtranti presenti sul mercato. Questa tecnologia è stata testata sui treni della rete ferroviaria britannica prima di essere brevettata.

Infine, un’innovazione nel rivestimento superficiale dei materiali filtranti mira a far progredire il biocampionamento dell’aria. L’obiettivo è quello di rilevare e identificare la natura di batteri e virus il prima possibile, catturandoli vivi. Si tratta di una condizione necessaria per l’identificazione precoce di un rischio biologico. I filtri HEPA sono efficaci nel catturare gli agenti patogeni, ma sono inefficaci nel mantenerli in vita. L ‘innovazione consiste in una membrana composita con uno strato liquido progettato per preservare la vitalità dei campioni batterici o virali catturati per gli esami di laboratorio.

Innovazione nel filtraggio delle emissioni industriali di_CO2 alla fonte

Filtrare alla fonte le emissioni di anidride carbonica nell’industria significa migliorare i materiali di separazione.

Il Si-CHA è una struttura cristallina a base di silice utilizzata per creare una membrana uniformemente porosa che separa l’anidride carbonica dal metano o da altre molecole più grandi. Lo sviluppo di un metodo per sintetizzare una membrana Si-CHA pura aumenta le prestazioni di separazione_{della CO2}, riducendo al contempo i tempi di produzione e l’energia. La ricerca prosegue per industrializzare questo processo.

Un’altra innovazione utilizza le membrane presenti sul mercato per migliorare la loro selettività di_CO2. Questa tecnologia di nanomanifattura fa crescere sulla superficie della membrana catene polimeriche idrofile e_{permeabili alla CO2}. In questo modo la selettività di_CO2 di una membrana standard aumenta di 150 volte. Le membrane modificate rimangono redditizie, nonostante il costo aggiuntivo della nanolavorazione. Inizialmente sviluppata per le centrali elettriche, questa nuova tecnologia a membrana sarà ottimizzata e diversificata per includere altri polimeri in collaborazione con i produttori per soddisfare le loro esigenze specifiche.

Un’innovazione tessile per filtrare la_CO2 delle centrali elettriche ha un tasso di cattura dell’80%. Incorpora l’enzima naturale anidrasi carbonica in un tessuto di cotone per accelerare la reazione che trasforma l’acqua e la_CO2 in bicarbonato. L’aria passa poi attraverso il filtro a una velocità di 4 l/min, ancora molto lontana dai 10 milioni di litri d’aria che devono essere trattati per una centrale elettrica. Tuttavia, poiché il filtro è prodotto con i metodi tradizionali dell’industria tessile, sarà più facile scalarlo alla produzione industriale, che sarà l’oggetto della prossima fase. Anche i test sul funzionamento del filtro dopo i cicli di lavaggio, asciugatura e stoccaggio hanno confermato il mantenimento delle sue prestazioni.

La stampa 3D di filtri_{di CO2}, utilizzando come materiale di base un idrogel contenente l’enzima anidrasi carbonica, è un altro approccio innovativo. Questa tecnologia ha permesso di estrudere un filo 1D e una struttura 2D. L’obiettivo è quello di rendere i filtri_{di CO2} più versatili e più veloci da progettare. La produzione di un filtro con un diametro inferiore a 2 cm per scopi sperimentali ha finora prodotto un tasso di cattura di appena il 24%, che dopo 1.000 ore di funzionamento si è dimezzato. Per aumentare questo tasso, i ricercatori stanno valutando la possibilità diimpilare elementi modulari. Questa ricerca è ancora nelle fasi iniziali.

Un’altra innovazione tecnologica per la cattura della_CO2 prevede l’utilizzo di un innovativo filtro polimerico contenente rame. Questo filtro converte la_CO2 essenzialmente in bicarbonato di sodio. Questo nuovo materiale ibrido è un sorbente meccanicamente solido e chimicamente stabile. Cattura una quantità di_CO2 3 volte superiore rispetto alle attuali tecniche di cattura diretta dell’aria. Qualunque sia il livello di concentrazione_{di CO2} (da quello naturale a quello industriale), la cattura continua fino alla saturazione del filtro. Una volta che il filtro è saturo, un flusso di acqua salata passa attraverso il filtro e trasforma la_CO2 in bicarbonato di sodio. Il bicarbonato di sodio può poi essere scaricato in mare senza alcun impatto negativo. Le tecniche esistenti possono essere utilizzate anche per: desorbire il filtro (flusso di acqua calda o vapore), recuperare, comprimere e stoccare la_CO2.

Industrializzazione delle nano tecnologie antipolvere per il trattamento delle superfici

Le tecnologie antipolvere esistono da molto tempo. Tuttavia, non sono mai andate oltre la fase di ricerca perché la loro scalabilità su scala industriale si è rivelata troppo difficile. Nuovi concetti di produzione hanno superato questo ostacolo. Il nano jamming e la nano printing modernizzano una tecnica di stampa dei giornali del ^XIX secolo. Depositano strutture piramidali nanometriche che impediscono alla polvere di aderire. Questa innovazione rende molti tipi di materiali resistenti alla polvere. Sono ora ipotizzabili future applicazioni sulle apparecchiature industriali, in particolare sulle superfici interne dei componenti di un sistema di rimozione della polvere e sulle superfici esterne delle apparecchiature.