La stazione sperimentale del Progetto Selva.

La stazione sperimentale è stata realizzata dal CNR IIA ed installata nei pressi dell’impianto biogas nella località di Terzone. La stazione dotata di impianto a biomassa a griglia mobile permette la realizzazione di numerosi test per la valutazione delle emissioni derivanti dalla combustione. Nell’impianto possono essere installati e testati diversi sistemi di abbattimento e possono essere estratti campioni di biomassa e di ceneri per successive analisi di laboratorio presso la sede del CNR-IIA.


La recente crescita dell’utilizzo di impianti che fanno uso di fonti rinnovabili, fra cui le biomasse, ha generato una crescita della necessità di specifiche tecnologie per il controllo delle emissioni; tale sistema deve essere di costi e tecnologia compatibile con le caratteristiche dell’impianto e delle tecnologia di combustione abbattimento in uso. E’ importante pertanto che i sistemi di monitoraggio applicati agli impianti a biomassa siano adeguate agli scopi e agli obiettivi che ci si pone per la tutela della salute umana e per la diffusione di tali impianti sul territorio. La scelta della tipologia di analizzatore è spesso dettata dal numero dei parametri specificati nel permesso di emissione. Comunque nel futuro di tale tecnologia è atteso un ampliamento dei parametri che saranno presi in considerazione anche in fase di approvazione; fermo restando il vincolo del costi benefici applicati all’impianto. Nell’ambito del progetto in esame l’impianto è stato strumentato in modo da controllare in tempo reale i composti in emissione durante le fasi di combustione. Si può valutare le emissioni nelle diverse fasi di combustione e per diverse tipologie di legno al fine di identificarne i principali composti emissivi.
Stante quanto sopra accennato una tecnologia che appare promettente per il controllo di un numeroso set di parametri è lo FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), questa tecnologia è al momento la più diffusa per il controllo multiparametrico in tempo reale delle emissioni da impianto.
La tecnologia FTIR offre infatti un sistema alternativo di estrazione ed analisi in continuo delle emissioni, tipicamente le concentrazioni di H-2O, CO2, CO, NO, NO2, N2O, SO2, HCl, HF, NH3, CH4 sono rilevate in tempo reale, inoltre altri composti possono essere introdotti in modo flessibile avendo a disposizione lo spettro di riflettenza dello stesso.

Il controllo delle emissioni, ovvero le misure, gli strumenti e le tecnologie che permettono di ridurre l’emissione di tali inquinanti in atmosfera, può essere di tipo primario o secondario. I due tipi di controllo non si escludono a vicenda ma sono anzi complementari. Le misure di controllo primario mirano ad impedire che la formazione di inquinante abbia luogo, e si applicano all’interno dell’impianto. Tali misure intervengono direttamente sulla geometria e sulla gestione dell’impianto: parametri operativi quali la temperatura, il tempo di combustione, la ventilazione vengono variati in modo da migliorare la resa della combustione e ridurre di conseguenza la formazione di alcuni inquinanti, come il monossido di carbonio. Con un controllo in continuo delle emissioni, i parametri di combustione possono essere variati in modo da mantenere sempre massima la resa della combustione. I parametri che possono essere variati sono: -il rapporto combustibile/comburente; -lo spessore del combustibile (per gli impianti a griglia mobile) e recuperare il calore dei fumi; -la temperatura. Le misure di controllo secondario hanno luogo dopo che l’inquinante è già stato prodotto, e si applicano all’emissione in uscita dall’impianto. Il controllo secondario delle emissioni è il più indicato per l’abbattimento delle polveri, mentre risulta essere meno efficiente per i composti organici volatili, il monossido di carbonio e gli ossidi di azoto. Tra i sistemi di controllo secondario delle polveri, i più utilizzati sono i cicloni, i filtri a maniche, gli elettrofiltri e gli scrubber umidi. I cicloni basano il loro funzionamento sulla maggiore inerzia delle polveri rispetto ai gas, e permettono rimuovere le polveri indirizzando il fumo ad alta velocità in direzione tangenziale alle loro pareti interne. I cicloni sono strumenti economici e robusti, non necessitano di molta manutenzione e lavorano in continuo, tuttavia non sono molto efficienti nell’abbattimento delle polveri più fini: di conseguenza, in genere sono usati come pre-separatori per eliminare le particelle più grandi e incandescenti prima di inviare il flusso d’aria verso sistemi di filtraggio più efficienti. I filtri a manica sono dei filtri di tessuto, spesso con forma a manica, attraverso cui viene fatta passare l’aria da depurare. inquinata. Il principale pregio di questi sistemi è l’elevata efficienza di abbattimento anche per le polveri fini, di conseguenza, spesso vengono posti a valle di un ciclone, che funge da pre-filtro. Il principale svantaggio di questi sistemi è legato agli elevati costi di manutenzione, che li rendono poco adatti agli impianti di piccola taglia come quello considerato nel presente progetto. I filtri elettrostatici sono costituiti da piastre metalliche parallele cariche elettrostaticamente. La differenza di potenziale elettrico tra le piastre ionizza le particelle di polvere, che deviano verso le piastre su cui impattano, eventualmente scaricandosi e comunque perdendo la loro energia cinetica. A questo punto le particelle non cariche precipitano nella tramoggia alla base del filtro, mentre quelle rimaste carichevengono trattenute elettrostaticamente sulle piastre. L’efficienza dei filtri elettrostatici è molto elevata, particolarmente per le polveri fini; tuttavia, i costi di installazione e gestione sono elevati, cosa che li rende difficilmente applicabili ad impianti di piccola taglia come quello considerato del presente progetto.Gli scrubber umidi (wet scrubber) rimuovono le particelle di polvere e le molecole di inquinanti idrosolubili per mezzo di gocce d’acqua nebulizzata. L’emissione attraversa una torre di lavaggio, in cui le gocce nebulizzate inglobano ed eventualmente solubilizzano le particelle di polvere. Anche composti inquinanti idrosolubili come gli ossidi di zolfo possono essere rimossi con questa tecnica. Purtroppo l’efficienza degli wet scrubber è bassa, soprattutto per le polveri fini, e di conseguenza essi sono poco utilizzati.
Nel progetto Selva si è stabilito di adottare le seguenti misure di controllo:
Controllo primario delle polveri emesse dalla combustione, mediante l’ottimizzazione dell’aria immessa durante la combustione;
Controllo secondario delle polveri emesse dalla combustione, mediante un ciclone opportunamente dimensionato seguito da un filtro a maniche;
Controllo primario degli inquinanti gassosi emessi dalla combustione, mediante l’ottimizzazione della temperatura di combustione.

Ai fini della caratterizzazione e della valutazione delle emissioni della caldaia il CNR-IIA è in grado di determinare:
Micro e macrocomponemti del PM10 tramite Fluorescenza a Raggi X a Dispersione di Energia, utilizzando strumentazione SPECTRO, modello X-Lab 2000;
Specie ioniche (cloruro, nitrato, solfato, ammonio, sodio, potassio, magnesio, calcio) tramite cromatografia ionica, utilizzando strumentazione Dionex mod. ICS-90;
Carbonio organico ed elementare tramite analisi termo-ottica, utilizzando strumentazione Sunset Laboratory, mod. EC/OC Analyser;
Levoglucosano: cromatografia ionica con strumento Dionex Dx-500 equipaggiato con rivelatore ad amperometria pulsata (HPLC-PAD);
IPA. Gas-Cromatografia accoppiata alla spettrometria di massa, con analizzatore a quadrupolo utilizzando strumentazione Thermo. Il campionamento IPA è stato adattamento seguendo la norma ISO 11338-1:2003;
Ossigeno: ossido di zirconio;
Ossidi di azoto: sensore a chemiluminescenza – metodo UNI EN 14792 (2006);
Biossido di zolfo: sensore NDIR – metodo UNI 10393 (1995);
monossido di carbonio: sensore NDIR – metodo UNI EN 15058 (2006);
anidride carbonica: sensore NDIR;
umidità: come riportato al punto 10.2 del metodo UNI 10169 (2001);
portata: secondo il metodo UNI 10169 (2001).