Nel Novembre 2011 sono stati eseguiti dei test sui liquami utilizzando il gassificatore pilota realizzato dal Centro Sviluppo Materiali di Roma al fine di determinarne l’autosostentamento del processo di essiccamento/pirolisi e gassificazione dei fanghi civili.
I fanghi reflui, civili o industriali qualunque sia la loro provenienza, sono generalmente considerati un rifiuto e vengono smaltiti in discarica. I quantitativi sempre maggiori prodotti in conseguenza del numero crescente di impianti di depurazione, civile e/o industriale, e le normative più restrittive sullo smaltimento, costringono a prendere in considerazione con sempre maggiore attenzione i metodi alternativi al mero conferimento in discarica.
Inoltre, questi materiali, una volta essiccati per ridurne i volumi e i costi di trasporto, acquisiscono un potere calorifico tale da renderli non compatibili con i criteri di ammissibilità in discarica. A titolo esemplificativo, in Italia il limite PCI>13 MJ/kg è stato introdotto dal D. Lgs 36/2003. I fanghi, da rifiuto da smaltire in discarica, divengono un qualcosa di cui bisogna sfruttare il potenziale termico del residuo, mantenendoli per un ulteriore passaggio all’interno del ciclo produttivo e garantendo così il rispetto dell’ambiente. Per ultimo i volumi, dopo lo sfruttamento energetico, si riducono di oltre l’80%.
Nel corso di questa sperimentazione condotta sul pilota nel 2011, è stata verificata l’efficienza del gassificatore quantificando l’attesa tendenza all’autosostentamento (raggiunta dopo 8 ore di funzionamento a regime di caricamento) e verificando che la composizione del syngas prodotto dalle due aree (essiccamento/pirolisi e gassificazione) risultasse idonea a caratterizzare il vettore energetico del processo.
I test sono stati effettuati con una portata oraria di 50 kg/h, prevedendo 8 ore di funzionamento alle temperature di processo (350°C per l’essiccamento, 800°C per la gassificazione e 850°C per la postcombustione). Le 4 ore inizialmente preventivate NON consentivano di raggiungere le condizioni di autosostentamento in quanto, uno dei parametri di processo ottenibili con prove prolungate è quello relativo alle dispersioni termiche, dispersioni che normalmente sono proprie di un impianto che va verso le condizioni di regime termico. Tali dispersioni verso l’ambiente tendono a diminuire fino ad un valore costante, con l’aumentare del tempo di funzionamento. Quindi, per fare in modo di avere un funzionamento il più possibile prolungato si sono organizzate le prove di gassificazione dei fanghi su 3 turni.
Dopo la prima fase di riscaldamento, l’impianto è stato caricato al massimo: 390 kg. In concomitanza con la prima parte del processo si sono notate delle pendolazioni nella misura della portata di aria, probabilmente dovute ad un assorbimento dell’aria compressa da parte della rete CSM. Tale fase di pendolazione si è infatti stabilizzata autonomamente dopo circa un’ora di funzionamento, durante la quale si è notato l’abbassamento della portata di metano a causa della produzione e combustione del syngas dal processo di pirolisi nella prima parte del reattore di gassificazione.
Nella figura sottostante è visibile la sostituzione parziale del metano con il syngas prodotto mantenendo costante la temperatura al post-combustore.
Caricato il secondo fusto di materiale, la tendenza all’autosostentamento è diventata evidente a tal punto che la temperatura del combustore tendeva a salire anche con valori molto bassi di portate di metano al bruciatore (9 Nm3/h). Il caricamento è durato complessivamente circa 7 ore e 30 minuti (dalle 12:30 alle 19:00); il materiale totale caricato è risultato essere di 387 kg.
In tali condizioni operative, per il mantenimento delle temperature al post-combustore nei limiti programmati, sono state richieste portate di aria di raffreddamento maggiori della portata massima consentita (450 Nm3/h). Pertanto si è deciso di spegnere il bruciatore e di eseguire il controllo del processo manualmente.
Dopo le 23, in prossimità della necessità di avviare il processo verso lo spegnimento e nella esigenza di seguire il processo secondo la procedura programmata, il bruciatore è stato riacceso portandolo alla minima portata tecnica possibile (circa 6 Nm3/h).
In questa condizioni la temperatura al post combustore è tornata a salire per circa 2 ore, fino a raggiungere una temperatura tale (>950°C) da far decidere lo spegnimento del reattore (ore 01:15).
La durata della complessiva del caricamento della miscela TAS+BIO è quindi stata di circa 6 ore e 10 minuti (dalle 19:05 alle 01:15); il materiale totale caricato è risultato essere di 376 kg.
Questi test di gassificazione sopra descritti hanno permesso, fra le altre cose, di verificare l’adeguatezza del syngas generato ad auto sostenere il processo dell’intero trattamento fanghi (essiccamento/pirolisi/gassificazione), nei limiti definiti dalla sperimentazione effettuata. Il syngas per gli accorgimenti adottati ha mostrato un contenuto di polveri decisamente inferiore a quanto registrato per tecnologie analoghe (normalmente pari a 50 mg/Nm3), avendo trovato nel sistema di depolverazione ciclonica meno di 1000 mg per tutta la durata della sperimentazione di lunga durata (0,1 mg/Nm3).
