Esistono due famiglie di processi di trattamento dei COV per estrarre i COV dall’aria ambiente:
- Processi di recupero
I processi di recupero mirano a catturare i COV per riutilizzarli. Essi comprendono l’adsorbimento con desorbimento, l’assorbimento, la condensazione e la separazione a membrana.
- Processo di distruzione
I processi distruttivi si basano sull’ossidazione dei VOC (catalitica, termica), sui trattamenti biologici, sull’adsorbimento senza desorbimento, ecc.
Sommaire
Assorbimento
Le molecole di COV si legano a un materiale solido con un’ampia superficie specifica grazie all’azione delle forze di Van der Waals. Esistono diversi materiali adsorbenti: carbone attivo, zeolite, gel di silice, allumina attivata e resina. Il carbone attivo è il più utilizzato. Ha un’ampia superficie specifica (da 800 a 2000 m²/g) e si presenta sotto forma di polvere, grani o tessuto. Quando il carbone attivo è saturo, il materiale viene cambiato e trattato come rifiuto (polvere) oppure viene rigenerato recuperando i COV attraverso il desorbimento. Ciò comporta una riduzione della pressione totale (desorbimento sotto vuoto) o unaumento della temperatura(vapore, aria o gas neutri caldi). I VOC vengono quindi riciclati nella produzione.
L’assorbimento o scrubbing dei gas si basa sul contatto tra l’aria contenente i COV e un solvente liquido. I COV solubili passano nel liquido. Per i COV idrosolubili si utilizza l’acqua. Per i COV scarsamente solubili, l’olio di silicone sostituisce l’acqua. Queste due tecniche non sono molto utilizzate perché l’acqua non è molto efficace e l’olio è piuttosto costoso.
Condensazione
Si tratta di trasformare il COV gassoso in liquido abbassando la temperatura a -40°C per la condensazione meccanica (utilizzando un compressore e uno scambiatore di calore) e a – 180°C per la condensazione criogenica (utilizzando azoto liquido). Il liquido viene poi separato dall’aria per essere recuperato. Questa tecnica viene utilizzata per l’aria inquinata con un’alta concentrazione di VOC, che hanno un punto di ebollizione di almeno 40°C. La condensazione è adatta per flussi di aria inquinata inferiori a 1000m3/h.
Separazione a membrana
L’aria inquinata da COV passa attraverso una membrana semipermeabile che trattiene i COV al suo passaggio. La portata trattata dalla separazione a membrana è inferiore a 100m3/h. L’efficienza della separazione dipende dalla struttura della membrana, dalla sua soglia di taglio e dalle condizioni operative della filtrazione. La tecnica è costosa e sensibile alle variazioni di portata e concentrazione.
Ossidazione termica
I VOC devono essere bruciati ad almeno 750° per essere trasformati inCO2 e acqua. È necessaria una concentrazione di COV superiore a 10g/m3 per bilanciare l’apporto di energia e calore di combustione. In caso contrario, il processo diventa molto dispendioso dal punto di vista energetico. Se il COV è alogenato o solforato, c’è il rischio che si formino sottoprodotti tossici che richiedono un ulteriore trattamento di neutralizzazione.
Ossidazione catalitica
Alla tecnica precedente viene aggiunto un catalizzatore a base di metalli preziosi o ossidi metallici. Questo ossida i VOC a temperature comprese tra 250° e 400°. L’obiettivo è quello di ridurre il consumo di energia associato all’ossidazione. Tuttavia, alcuni elementi (metalli pesanti, fosforo, SO2) contribuiscono ad avvelenare il catalizzatore e a disattivarlo.
Trattamenti microbiologici
I microbi vengono utilizzati in modo aerobico per scomporre i COV inCO2 e acqua. La coltura microbica è fissa o dispersa in una fase liquida mobile o stazionaria. Esistono biofiltri, biopercolatori e bioscrubber.
Biofiltro
I batteri si attaccano a un supporto organico (torba, legno, ecc.) attraverso il quale passa il flusso di aria inquinata da VOC. Per mantenere l’attività biologica, i batteri vengono occasionalmente irrorati con acqua e sostanze nutritive aggiuntive.
Biopercolatore
I batteri si attaccano a un supporto solido, minerale o costituito da otturazioni. Si forma un biofilm che può avere uno spessore di diversi millimetri. L’irrigazione continua distribuisce acqua e integratori nutritivi. In questo modo si crea una pellicola liquida intorno al biofilm in cui l’ossigeno e i VOC vengono assorbiti e poi trasferiti al biofilm.
Biolaveur
I COV vengono assorbiti in una torre di lavaggio a spruzzo e poi biodegradati in un serbatoio di attivazione contenente biomassa in sospensione. I bioscrubber, utilizzando un’emulsione olio/acqua, possono trattare composti poco solubili in acqua o tossici per i microrganismi.
Scelta del trattamento
Dipende dalla natura dei COV da trattare, dalla loro concentrazione minima, massima e media nell’aria inquinata e dalle sue condizioni fisiche (temperatura, umidità relativa, presenza di polvere o altri inquinanti, ecc.)
Nel caso di un processo che emette uno o due COV da trattare e i COV si dimostrano redditizi da riutilizzare, si può scegliere una tecnica di recupero; a condizione che la concentrazione di COV e il flusso di aria inquinata siano adeguati.
Con 3 o più VOC, è meglio optare per una tecnica distruttiva.
Va notato che oltre il 30% dei produttori sceglie un trattamento a base di carbone attivo. che consentono un’ampia gamma di portate per applicazioni distruttive e di recupero. Inoltre, eliminano gli odori molesti.
