di  -  lunedì 7 novembre 2011

Dopo avere lungamente discusso del Sistema Elettrico Nazionale, quest’oggi andremo a parlare di un processo termochimico piuttosto particolare, ai più poco conosciuto ed apparentemente misterioso, la Pirolisi.

QUANDO L’OSSIGENO NON SERVE

La Pirolisi, spesso indicata anche come Piroscissione è un particolare processo in assenza dell’agente ossidante (ossigeno) nel quale avviene la decomposizione termochimica di materiali di natura organica.

Tale processo avviene essenzialmente fornendo del calore al materiale da trattare, in modo da fornire l’energia necessaria per rompere alcuni legami chimici all’interno delle molecole complesse e trasformarle in molecole meno complesse.

Durante tale processo, la completa assenza di ossigeno permette di impedire reazioni di ossidazione, le quali porterebbero alla formazione di composti ossidati, “ultimo e stabile step” delle reazioni di combustione, ed a questo punto non vi sarebbe differenza alcuna con un processo di combustione tradizionale.

Il termine “dissociazione” è in realtà insufficiente a descrivere l’insieme delle reazioni che avvengono durante il processo di piroscissione, in quanto esse sono un insieme di reazioni di dissociazione e riassociazione, ed inoltre anche nelle reazioni di combustione avvengono reazioni di dissociazione, pertanto è importante non utilizzare tale classificazione delle reazioni per indicare genericamente un impianto di pirolisi.

LA PIROLISI NELLA STORIA – DALL’ANTICO EGITTO AI GIORNI NOSTRI

Il processo di pirolisi è stato utilizzato sin dall’antichità, in particolare vi sono testimonianze di come già nell’antico Egitto esso venisse utilizzato per la produzione di carbonella dal legno, mentre in tempi più recenti si ricordano le carbonaie, ed in particolare le fiamme impiegate come allarme in esse, fiamme sviluppate mediante la combustione dei gas prodotti dalla pirolisi stessa, anche se bisogna precisare che nella carbonaia ci si trova in presenza di ossigeno, seppure in difetto rispetto a quanto necessario per una corretta combustione.

Immagine di una carbonaia (tratta dal Web)

Sezione di una carbonaia (tratta dal Web)

Ancora più recentemente si è sentito parlare della pirolisi come sistema alternativo ai termovalorizzatori per il trattamento dei rifiuti, indicando più o meno correttamente i pregi di questa soluzione, ma non sempre fornendo una completa informazione a riguardo.

PIROLISI – PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Un impianto di pirolisi, tenuta presente la natura organica della materia prima di processo, opera come già detto delle dissociazioni e riassociazioni chimiche che permettono di “spezzare” una molecola complessa in parti più semplici mediante l’applicazione di condizioni termiche adatte.

Questo processo porta come risultato alla produzione di due differenti prodotti:

  • una frazione solida indicata con il termine Char
  • una frazione volatile, la quale a sua volta si suddivide in:
    • una componente liquida, dovuta alla condensazione della frazione volatile dei prodotti
    • una componente gassosa, detta gas di pirolisi o Syngas (gas di sintesi) costituita dalle componenti non condensabili della frazione volatile dei prodotti

Il Char è costituito principalmente dal residuo carbonioso della materia organica, da ceneri, inerti, metalli, ecc., la frazione liquida principalmente da catrame, acqua e differenti sostanze organiche (oli), mentre la frazione gassosa è costituita principalmente da idrogeno, metano, etilene, etano, ossidi di carbonio ed altri gas combustibili.

Tali componenti sono prodotti in percentuali e proporzioni reciproche strettamente funzione delle condizioni termodinamiche e di reazione alle quali avviene il processo.

Se tutto ciò vi ha incuriositi e volete scoprire qualcosa in più, vi aspetto lunedì prossimo per esaminare in maniera più approfondita il processo di Pirolisi e le sue potenzialità, sempre su AppuntiDigitali, naturalmente con la rubrica Energia e Futuro.

13 Commenti »

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  • # 1
    Cesare Di Mauro
     scrive: 

    Mi sembra molto interessante. Spero ci sia un raffronto coi termovalorizzatori, di cui ormai si sente parlare (troppo) spesso.

  • # 2
    AlessioF
     scrive: 

    e (spero) un po’ di chiarezza se consumano o producono energia (elettrica) teoricamente e realmente. Anche una precisazione in riferimento al CIP6 non sarebbe male. Alla fine si tratta sempre di consumo o produzione, ma di € !

  • # 3
    Alfio
     scrive: 

    Argomento molto interessante questo della pirolisi, non vedo l’ ora del prossimo articolo a riguardo.

  • # 4
    Manuel
     scrive: 

    Interessante. E’ grave aver letto processo parolisi?

  • # 5
    Matador
     scrive: 

    Inceneritori, INCENERITORI !! Termovalorizzatore è una parola inventata da persone senza scrupoli per far credere che sono impianti “buoni” (dare valore al processo di incenerire rifiuti). Non cadiamo in questa trappola, soprattutto su questo blog che pensavo di un livello superiore. Non forzatemi a ricredermi.

  • # 6
    Giacomo
     scrive: 

    Matador ti dò tutta la ragione, è un neologismo di un’ipocrisia rivoltante.
    Inoltre usare energia bruciando rifiuti per crearne altra mi sembra pure un tantino idiota..

  • # 7
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Matador

    Si chiamano termovalorizzatori, a prescindere che siano “buoni” o “cattivi” proprio perché da un materiale di scarto si ottiene qualcosa di utile (energia), non si dà valore al processo ma al risultato del processo, e la differenza tra le due cose è enorme… mi spiace se basta così poco per farti ricredere sul valore del blog, ma le cose hanno quelle definizioni a prescindere del gradimento personale.

    @ Giacomo

    Premesso che non stiamo parlando di termovalorizzatori, ma non capisco perché dici “usare energia [ ] per crearne altra”… un termovalorizzatore non usa energia (eccetto quella in senso stretto per far funzionare gli impianti, che è una piccola frazione di quella prodotta) ma la genera, che poi questo processo possa essere più o meno discutibile è un altra questione

  • # 8
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Cesare – AlessioF & Alfio

    Il prossimo post spero possa soddisfare la vostra curiosità in pieno

    @ Manuel

    In effetti la parola è simile, ma di quel processo preferisco non occuparmene :-D

  • # 9
    Giacomo
     scrive: 

    @ Simone
    per bruciare la spazzatura urbana devi sostenere in qualche modo la combustione.. non è che sia fatta di materiale altamente infiammabile per cui basta avvicinare un cerino e il tutto brucia in una vampata rovente.. cui dovrai immettere energia sotto forma di gas, energia elettrica o non so cosa altro..
    in questo senso qual è il bilancio energetico della combustione pirolitica?

  • # 10
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Giacomo

    Il fatto che i termovalorizzatori necessitino di combustibile ausiliario (soprattutto quando operano sul rifiuto talquale) è dovuto esclusivamente a stabilizzare il potere calorifico, ignoto a priori vista l’eterogeneità ed aleatorietà (benché valutabile a livello qualitativo medio) delle tipologie dei materiali che vengono utilizzati… detto ciò gli RSU hanno un loro potere calorifico e bruciano (qualcuno ho mostrato che bruciano piuttosto bene anche insieme ai cassonetti “senza bisogno di aggiunte”) senza tutte queste difficoltà… di energia elettrica non se ne aggiunge (non mi viene nemmeno in mente come possa essere utile) e se tu aggiungi un metro cubo di gas ottieni energia per un metro cubo di gas più l’energia dovuta al potere calorifico dei rifiuti in funzione del rendimento dell’impianto… quindi direi che non è un processo in perdita di energia (ripeto, possiamo discutere di altri fattori riguardo la termovalorizzazione, ma quello dell’energia proprio non si pone)… un appunto ulteriore, nemmeno il gasolio brucia bene, se butti un fiammifero in una pozza di solo gasolio non riesci facilmente ad accenderlo… a parte il gas ed i combustibili “di derivazione alcolica” non è che vedi mai chissà quali fiamme roventi quando butti un cerino… questo vale per la benzina, per il carbone, per la legna ecc… e le motivazioni sono da trovare nella chimica e nella cosiddetta “energia di attivazione”

  • # 11
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Giacomo

    qualcuno ho mostrato che bruciano piuttosto bene anche insieme ai cassonetti “senza bisogno di aggiunte”

    Ovviamente HA e non HO :-)

    in questo senso qual è il bilancio energetico della combustione pirolitica?

    Non farmi anticipare tutto, altrimenti lunedì prossimo che scrivo? ;-)

  • # 12
    Adriano
     scrive: 

    @Simone Serra

    L’aggiunta di metano serve principalmente a mantenere alte le temperature di combustione onde minimizzare la formazione di diossine.

    Senza gli incentivi di legge un “termo-valorizzatore” non è assolutamente in grado di produrre energia elettrica ad un costo competitivo.

    I normali inceneritori/termo-valorizzatori italiani NON usano la pirolisi

  • # 13
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Adriano

    L’aggiunta di metano NON serve a mantenere alte le temperature di combustione, bensì come detto sopra a stabilizzare il potere calorifico (e quindi gestire la combustione), a tal riguardo si utilizza anche polverino di carbone in certi impianti per gli stessi identici motivi.

    Sulla questione degli incentivi non entro nel merito in quanto:

    1) non stiamo parlando di termovalorizzatori (è stato solo fatto un cenno di risposta a dei commenti)
    2) le motivazioni al loro impiego derivano dalla necessità di trattare grandi quantità di rifiuti (sul tal quale o successivamente alla separazione della frazione non riciclabile) altrimenti smaltiti in discarica o trattati allo stesso modo (incenerimento) ma senza recupero di energia

    I normali inceneritori/termo-valorizzatori italiani NON usano la pirolisi

    Appunto perché non sono impianti di pirolisi, e perché un impianto pirolitico non è un termovalorizzatore, ma può venire utilizzato con quella funzione (ne parleremo nel prossimo post)

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