Trattamento delle emissioni odorigene e dei COV in fonderia

Nel settore della fusione dei metalli la gestione delle emissioni odorigene richiede un approccio tecnico mirato, calibrato sulle caratteristiche della singola corrente emissiva, per scegliere la giusta tecnologia di abbattimento.
Le correnti aeriformi generate durante le diverse fasi produttive sono infatti caratterizzate da notevoli variazioni chimico-fisiche: temperatura, umidità, modalità di esercizio, materie prime impiegate e condizioni di processo influenzano direttamente la natura degli inquinanti presenti e il loro comportamento all'interno dei sistemi di trattamento. In questo contesto la progettazione di un impianto non può prescindere da un'accurata conoscenza dell'effluente.

L'esperienza descritta in questo caso studio nasce proprio dall'esigenza di comprendere e gestire una corrente emissiva proveniente da un processo fusorio, caratterizzata dalla presenza di contaminanti in fase gassosa responsabili dell'impatto odorigeno.
L'obiettivo non era individuare rapidamente una tecnologia da installare, ma sviluppare un percorso tecnico fondato su dati reali, monitoraggi mirati e sperimentazione in campo, per progettare una soluzione realmente dimensionata sulle caratteristiche dell'emissione.

Una problematica spesso più complessa di quanto appaia

Quando si parla di emissioni nel comparto metallurgico l'attenzione viene rivolta principalmente alle polveri. In realtà una parte significativa delle criticità ambientali è associata alla componente gassosa dell'effluente. Durante le fasi di fusione, colata, raffreddamento e movimentazione dei manufatti possono infatti generarsi composti organici volatili (COV), idrocarburi aromatici, sostanze odorigene e altri contaminanti che si sviluppano a seguito dei fenomeni termici tipici della produzione.

A differenza del particolato, queste sostanze non possono essere intercettate mediante sistemi di filtrazione meccanica e richiedono tecnologie specifiche basate su meccanismi di adsorbimento, assorbimento o ossidazione. Proprio per questo, prima di valutare qualsiasi soluzione impiantistica, è fondamentale comprendere la reale natura dell'effluente: una corrente aeriforme apparentemente simile a un'altra può presentare caratteristiche chimiche completamente differenti, con conseguenze dirette sulla scelta della tecnologia e sulle prestazioni ottenibili.

Uno degli aspetti che maggiormente caratterizza l'approccio Labiotest consiste nel partire dall'analisi del problema e non dalla tecnologia. Nella pratica progettuale si riscontra spesso la tendenza a ricercare immediatamente una soluzione impiantistica, senza aver prima compreso il comportamento dell'emissione. Questo approccio può portare a sovradimensionamenti, prestazioni inferiori alle attese o costi gestionali non ottimizzati.

È il caso di un'azienda del centro Italia specializzata nella produzione di getti in ghisa grigia e sferoidale, che ci ha coinvolti per gestire l'impatto odorigeno di una corrente convogliata a camino. Durante le fasi di fusione e raffreddamento si generano gas inquinanti che vengono captati da un sistema di aspirazione e convogliati all'emissione.

Per evitare le criticità di un dimensionamento fatto sulle ipotesi, abbiamo avviato un percorso di caratterizzazione preliminare finalizzato a raccogliere tutte le informazioni necessarie per una corretta progettazione. L'attività ha previsto l'analisi del processo produttivo, dello schema di aspirazione e delle modalità di gestione delle emissioni, con l'obiettivo di individuare il punto più rappresentativo per la successiva fase di monitoraggio. La corretta individuazione del punto di indagine è infatti determinante: acquisire dati affidabili è la condizione per sviluppare soluzioni efficaci nelle reali condizioni operative dell'impianto.

Analisi fluidodinamica

La prima attività ha riguardato la raccolta dei principali parametri fisici dell'emissione:

• portata reale della corrente aeriforme;
• temperatura di esercizio;
• velocità del flusso;
• condizioni di pressione;
• eventuali variazioni correlate alle diverse fasi produttive.

Questi dati costituiscono il punto di partenza per qualsiasi attività di dimensionamento, poiché influenzano direttamente i tempi di contatto, le perdite di carico e le prestazioni del sistema di trattamento.

Analisi chimiche

Parallelamente abbiamo eseguito le analisi finalizzate alla caratterizzazione della componente gassosa, con il supporto di Gesteco.
Particolare attenzione è stata dedicata ai contaminanti organici e agli indicatori più rappresentativi del processo, con l'obiettivo di comprendere non solo la loro concentrazione ma anche il loro contributo complessivo alla problematica emissiva.
La caratterizzazione chimica ha fornito informazioni fondamentali per la successiva selezione dei materiali adsorbenti e per la valutazione delle tecnologie di trattamento.

Analisi olfattometriche

Accanto alle misure chimiche abbiamo effettuato le valutazioni olfattometriche, condotte da LOD secondo la norma UNI EN 13725:2022. Questo aspetto riveste un'importanza crescente nei progetti di trattamento delle emissioni industriali: l'esperienza dimostra che la percezione dell'emissione da parte del territorio circostante non sempre coincide con i risultati delle sole analisi chimiche.
L'integrazione tra dati analitici e dati olfattometrici consente di ottenere una rappresentazione più completa dell'effettivo impatto dell'emissione e di definire dati progettuali coerenti con le esigenze di mitigazione del sito.

Completata la caratterizzazione dell'aeriforme, sarebbe stato possibile procedere direttamente alla progettazione dell'impianto definitivo. Tuttavia, quando si interviene su correnti complesse caratterizzate da contaminanti in fase gassosa, la sola modellazione teorica non sempre è sufficiente per prevedere con precisione il comportamento del sistema. L'adsorbimento è infatti un fenomeno influenzato da numerosi fattori:

• natura chimica dei contaminanti;
• polarità delle molecole;
• umidità della corrente;
• temperatura di esercizio;
• tempo di contatto;
• interazioni competitive tra sostanze diverse.

Per questo abbiamo avviato una fase di sperimentazione in scala pilota direttamente sul campo, con l'obiettivo di validare la tecnologia nelle reali condizioni operative e di raccogliere dati utili per il successivo dimensionamento industriale.

La sperimentazione in campo

Il sistema pilota è stato installato e mantenuto in esercizio per un mese, un periodo che ha permesso di monitorare il comportamento del trattamento in diverse condizioni produttive. A differenza delle prove di laboratorio, la sperimentazione in campo permette di osservare il funzionamento del sistema in presenza di tutte le variabili che caratterizzano il processo reale. Durante il test abbiamo effettuato campagne di monitoraggio in ingresso e in uscita dall'impianto, per valutare:

• l'efficacia del trattamento;
• la stabilità delle prestazioni nel tempo;
• il comportamento dei media adsorbenti;
• l'influenza delle variazioni operative;
• le condizioni fluidodinamiche del sistema.

Le informazioni raccolte hanno costituito una base dati preziosa per la successiva fase progettuale.

Un elemento spesso determinante

Uno degli aspetti emersi durante la caratterizzazione dell'effluente riguarda la possibile presenza di frazioni condensabili all'interno della corrente aeriforme. Si tratta di una condizione frequente nelle applicazioni industriali, ma spesso sottovalutata in fase di progettazione. La presenza di umidità e microcondense può influenzare significativamente le prestazioni dei sistemi adsorbenti, riducendo la superficie disponibile per l'interazione tra contaminante e media filtrante.

Per questo il progetto definitivo ha previsto l'integrazione di una sezione dedicata alla separazione delle condense mediante demister. Attraverso fenomeni di coalescenza le particelle liquide vengono separate dall'aeriforme prima dell'ingresso nel letto adsorbente, contribuendo a preservare l'efficienza del sistema e ad aumentarne la vita utile.

Dove esperienza e dati si incontrano

Uno degli aspetti meno visibili ma più importanti dell'intero progetto riguarda la scelta dei materiali adsorbenti. Nel trattamento delle emissioni gassose non esiste una soluzione universale: ogni contaminante presenta caratteristiche differenti e interagisce in modo diverso con i materiali utilizzati all'interno del sistema di mitigazione.

La selezione dei media è stata effettuata sulla base delle informazioni raccolte durante la caratterizzazione preliminare, le campagne analitiche, le prove olfattometriche e il test pilota. Questo approccio ci ha permesso di individuare una configurazione idonea alle caratteristiche dell'emissione, ottimizzando sia le prestazioni sia la gestione operativa dell'impianto.

L'attività di monitoraggio e sperimentazione ha consentito di raccogliere tutte le informazioni necessarie per il dimensionamento del sistema definitivo. I dati ottenuti durante il test pilota hanno confermato l'idoneità della tecnologia ad adsorbimento a secco rispetto alle caratteristiche dell'effluente monitorato e hanno permesso di definire con maggiore precisione i parametri di progetto dell'impianto industriale.

Sulla base delle evidenze raccolte abbiamo sviluppato una soluzione costituita da due unità DKFil operanti in parallelo, dimensionate per una portata complessiva di circa 60.000 m³/h. L'impianto è stato progettato per operare in continuo sulle emissioni provenienti dal processo produttivo e comprende:

• sistema di convogliamento degli aeriformi;
• sezione di separazione delle condense mediante demister integrato;
• unità di trattamento chimico-fisico a secco DKFil;
• ventilazione dedicata;
• quadro elettrico di comando e controllo;
• sistemi di monitoraggio e gestione operativa.

Un aspetto rilevante di questo progetto è che le prestazioni del sistema non sono state stimate teoricamente, ma validate attraverso una sperimentazione condotta direttamente sull'emissione reale.

Le campagne analitiche effettuate durante la sperimentazione hanno evidenziato una riduzione delle concentrazioni dei contaminanti monitorati, confrontando i valori in ingresso e in uscita dall'impianto nelle condizioni operative del sito, con particolare riferimento a composti organici volatili (COV), idrocarburi aromatici e benzene. Parallelamente, le analisi olfattometriche hanno evidenziato una riduzione della concentrazione odorimetrica misurata secondo la norma UNI EN 13725:2022.

L'integrazione tra monitoraggi chimici e valutazioni olfattometriche ha permesso di verificare il comportamento del sistema non solo dal punto di vista analitico, ma anche sotto il profilo percettivo. 

L'impianto è oggi in esercizio continuo a regime sulle emissioni del processo produttivo.

Monitoraggi, caratterizzazione analitica, prove olfattometriche e sperimentazione pilota hanno permesso di sostituire le ipotesi con dati di progetto misurabili e verificabili. Questo approccio ha consentito di selezionare i media adsorbenti più idonei, ottimizzare il dimensionamento delle sezioni filtranti, prevedere il comportamento del sistema in condizioni reali e ridurre le incertezze progettuali, con effetti diretti sull'affidabilità delle prestazioni e sulla pianificazione della manutenzione dell'impianto.

Nel comparto delle fonderie la tecnologia più adatta dipende dal tipo di emissione.
Quando la criticità è prevalentemente olfattiva e legata a emissioni diffuse esistono soluzioni più leggere, come abbiamo descritto nell'approfondimento Emissioni odorigene nelle fonderie: come risolvere il problema.
Quando invece la corrente è convogliata e caratterizzata da contaminanti chimici come COV e benzene, come in questo caso, serve un abbattimento chimico dimensionato sui dati reali dell'effluente.

Ogni emissione industriale racconta una storia diversa. Comprenderne la composizione, il comportamento e le criticità è il passo imprescindibile per individuare una soluzione tecnicamente adeguata. Per questo, in Labiotest, il progetto di un impianto non inizia con una macchina, ma con una serie di dati: perché solo ciò che viene caratterizzato e quantificato può essere trattato in modo davvero efficace.

Le prestazioni descritte in questo caso studio si riferiscono esclusivamente alle condizioni operative monitorate presso il sito oggetto dell'intervento. I risultati dipendono dalle caratteristiche specifiche dell'emissione, dalle condizioni di esercizio e dalla configurazione impiantistica adottata. Eventuali applicazioni in contesti differenti richiedono una preventiva attività di caratterizzazione e validazione tecnica.