Filtri a carboni attivi per le vernici all’acqua

A un nostro abbonato, che vernicia con prodotti all’acqua manufatti di propria produzione, è stato chiesto di installare un sistema di abbattimento dei solventi: oltre al danno di un’imposizione vessatoria e costosa, ha dovuto subire anche la beffa di un impianto inefficiente.

Nonostante abbia fatto la scelta di utilizzare prodotti vernicianti all’acqua con contenuto di solvente estremamente ridotto (inferiore al 5 %), un nostro abbonato si è visto imporre, dalla locale ASL, l’obbligo di installazione di un impianto di abbattimento solventi.
La motivazione di questa imposizione, fondata su una discutibile interpretazione delle norme sulle aziende insalubri, è legata al fatto che l’attività dell’abbonato è insediata nei pressi di un centro abitato.
Rimandiamo i lettori alla scheda legislativa che pubblicheremo su questo tema nel prossimo numero, in cui si descrive il caso di un’azienda che ha contestato, con successo, il divieto imposto dall’autorità competente e ci limitiamo a segnalare che (fortunatamente) in altre zone la verniciatura con prodotti all’acqua viene considerata una tecnologia sufficiente a garantire l’incolumità del vicinato.
Il caso del nostro abbonato ha però anche un risvolto paradossale, in quanto al danno dell’imposizione dell’abbattimento si è aggiunta la beffa dell’ennesima “bufala impiantistica”. Dopo aver ricevuto un’offerta da un costruttore di impianti di depurazione, redatta sulla base dei dati di processo effettivi del proprio stabilimento, il lettore ci ha chiesto di effettuare una valutazione della documentazione, al fine di verificare la congruità dell’investimento, rispetto alle sue effettive esigenze di abbattimento.Tralasciamo di dettagliare il ciclo produttivo e i materiali verniciati: il caso è interessante al di là del settore di applicazione specifico, in quanto potrebbe riguardare processi di verniciatura con prodotti all’acqua di manufatti di ogni tipo.

I DATI DI PROCESSO

Lo stabilimento in questione è caratterizzato da una attività produttiva svolta su un turno lavorativo di 8 ore/giorno e, relativamente alle emissioni in atmosfera, dalla presenza di 7 camini, ciascuno associato ad una specifica fase di lavoro. In particolare, i punti di scarico in atmosfera sono così suddivisi:
camino A, relativo ad una cabina a velo d’acqua;
camino B, relativo ad una cabina a secco per il fondo;
camino C, relativo ad una cabina di appassimento;
camino D, relativo ad una cabina a secco per il ritocco manuale;
camino E, relativo ad una cabina a secco preposta alla finitura;
camino F, relativo ad una seconda cabina di appassimento.
I prodotti vernicianti all’acqua utilizzati contengono i seguenti solventi, tutti appartenenti alle classi III e IV (l’azienda consuma meno di 15.000 kg/anno di solventi, per cui ricade nell’ambito del DM 12/7/90, basato su limiti in concentrazione, differenziati in 5 classi). I dati effettivi di processo, relativi all’impatto ambientale dello stabilimento, sono riportati in Tabella 1.

TABELLA 1 – DATI DI PROCESSO E STIMA DELLE EMISSIONI
Camino	Portata aria (m3/h)	PV usato		Stima emissioni solventi
		quantità (kg/giorno)	VOC %	quotidiana (g/ giorno)	oraria (g/ giorno)	concentraz. (mg/m3)
A B C D E F	22.000 16.800 3.000 11.000 16.800 3.000	30 33     18 3	1 2     3 5	300 660     540 150	37,5 82,5     67,5 18,8	1,7 4,9     6,1 1,1
TOT	72.600	84		1.650	206,3

 

EMISSIONI IRRISORIE

Le emissioni di solventi in atmosfera sono state stimate, in mancanza di referti analitici, basandosi sui consumi effettivi di prodotto verniciante usato, riportati nella terza colonna. I calcoli per le stime delle emissioni sono stati fatti considerando che il 100% del contenuto di solventi dei prodotti vernicianti venga emesso nella cabina in cui viene applicato; ciò significa che sono state considerate nulle le emissioni di solventi provenienti dalle cabine di appassimento. Del resto, già con questa approssimazione, le emissioni stimate risultano irrisorie; di conseguenza, anche ipotizzando che nelle cabine di appassimento venga emesso un residuo di solventi pari, ad esempio, al 10%, le emissioni stimate risulterebbero comunque estremamente irrisorie anche per questi camini.
Come già accennato all’inizio, con le emissioni indicate, questa configurazione di impianto non necessiterebbe di un dispositivo di abbattimento finalizzato al rispetto dei limiti in atmosfera; infatti, i solventi contenuti nelle vernici (2-butossietanolo, butildiglicole, ammoniaca, metossipropossipropanolo, butiltriglicole) appartengono tutti alle classi III e IV del DM 12-7-90, secondo il quale il limite in concentrazione è, rispettivamente, di 150 mg/m3 e 300 mg/m3, se vengono superati i 2 kg/h ed i 3 kg/h come flusso di massa.
Inoltre, l’installazione di uno o più impianti di abbattimento a carboni attivi, per motivi diversi dal rispetto dei limiti alle emissioni, non sarebbe comunque giustificabile né dal punto di vista economico, né dal punto di vista dell’impatto ambientale globale; quest’ultimo (inquinamento da trasporto dei carboni dallo stabilimento al luogo di riattivazione e viceversa, inquinamento provocato dal processo termico di riattivazione dei carboni, inquinamento causato dalla produzione dei materiali e componenti che costituiscono gli impianti di abbattimento, inquinamento causato dalla produzione dei carboni attivi, eccetera) risulterebbe infatti di gran lunga superiore al beneficio prodotto localmente.

L’IMPIANTO A CARBONI ATTIVI

L’impianto proposto prevede una serie di filtri a carboni attivi con riattivazione esterna, la cui descrizione tecnica è riportata sinteticamente in Tabella 2. Come si può vedere confrontando le due tabelle, la stima delle emissioni è più o meno equivalente, anche se le considerazioni sulla loro distribuzione sono decisamente differenti. Il dimensionamento dei filtri a carboni attivi è stato invece effettuato dall’impiantista, sulla base dei seguenti parametri:
➝ capacità operativa (tasso di adsorbimento)= 15%;
➝ efficienza di adsorbimento= 95%;
➝tipo carbone attivo= estruso in cilindretti da 4mm “particolarmente adatto alla depurazione dell’aria contenente sostanze organiche volatili ad alte concentrazioni”;
➝contenitore carboni= cartucce filtranti contenenti 137,5 kg/cad di carbone (dimensioni: diametro interno = 245mm; diametro esterno = 575mm; altezza = 1,5 m;).

TABELLA 2 – CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO A CARBONI ATTIVI
Camino	Portata aria	Stima emissioni solventi		Dimensionamento filtri a carboni attivi
	(m3/h)	Grammi/ora	mg/m3	Quantità (kg)	Durata (giorni)
A B C D E F	22.000 16.800 3.000 11.000 16.800 3.000	34,7 59,3 12,3 3,5 78,6 12,3	1,65 3,71 4,4 0,33 4,97 4,4	1.375 1.100 275 550 1.100 275	345 263 47 172 263 47
TOT	72.600	200,7		4.675

 

LA NOSTRA ANALISI

Dall’analisi dei dati riportati nell’offerta dell’impiantista, si possono trarre le seguenti considerazioni:
il dimensionamento delle superfici filtranti, delle velocità di attraversamento e dei tempi di contatto sono sufficientemente corretti per ogni filtro proposto, ad eccezione del camino D, in cui il tempo di contatto è troppo breve (1,22 s). Le velocità risultano comprese tra 0,14 e 0,27 m/s, mentre i tempi di contatto risultano compresi tra 1,22 e 2,36 s;
al contrario, ci sembra decisamente sovradimensionato il valore di capacità operativa adottato, sul quale si basa la stima della durata del carbone e, quindi, la frequenza di sostituzione (evidentemente si voleva sottovalutare il costo di gestione a cui l’utilizzatore sarebbe andato incontro…). Tale valore di capacità operativa è generalmente valido per elevate concentrazioni di solventi, cioè per concentrazioni superiori a 400-500 mg/m3; ma nel caso in questione le concentrazioni da trattare sono decisamente inferiori (circa 100 volte più basse!) e la capacità operativa in queste condizioni difficilmente supera il 5-7% se si vuole raggiungere l’efficienza di abbattimento prevista;
parallelamente al punto precedente, non si comprende la scelta di utilizzare un tipo di carbone attivo che, come dichiarato anche nella scheda tecnica allegata all’offerta, è particolarmente indicato per elevate concentrazioni di solvente e che, verosimilmente, non è in grado di garantire le prestazioni richieste dal caso in questione;
sulla base delle considerazioni di cui ai punti precedenti, il tipo di carbone attivo dovrebbe essere diverso, mentre la quantità da utilizzare per l’abbattimento andrebbe perlomeno raddoppiata se non addirittura triplicata;
il costo complessivo della fornitura proposta ammonta a 34.300,00 Euro. Considerato che il costo del carbone attivo nuovo è di 1,20 Euro/kg e che il costo per la riattivazione è pari a 0,50 Euro/kg, i costi di gestione annuali per la sola sostituzione dei carboni ammonterebbe a circa 11.000,00 Euro/anno. Quest’ultimo dato è stato calcolato sulla base dei valori riportati in Tabella 2, ma esso sarebbe da raddoppiare o triplicare, se si considerasse un valore coerente alla capacità operativa di progetto.

CONCLUSIONI

A fronte di un’insensata richiesta da parte dell’ASL locale, la soluzione proposta risulta non idonea a soddisfare efficacemente le prestazioni richieste; si tratta più che altro di un “compromesso” (che non giova all’ambiente a livello di impatto globale), tra l’inutilità dell’impianto e la necessità di assolvere ad un obbligo al minor costo possibile: il classico caso di elefante che partorisce un topolino!