Dopo avere introdotto la scorsa settimana il tema della Pirolisi, andiamo oggi ad esaminare più in dettaglio di cosa si tratta e come viene realizzata.
LA REAZIONE DI PIROLISI
Un esempio di reazione di pirolisi è quella del pentano (riportata da wikipedia), la cui molecola “in forma bruta” è C5H12 mentre la sua rappresentazione è la seguente:
La reazione di piroscissione avviene mediante una prima scissione omolitica che porta alla separazione della molecola di pentano in due radicali:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH2-CH2· + CH3-CH2·
A partire da questi due radicali segue il fenomeno della propagazione attraverso la reazione di un radicale con un atomo di idrogeno di una nuova molecola di pentano (in grassetto corsivo):
CH3CH2· + CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH3 + CH3-CH2-ĊH-CH2-CH3
A questo punto segue la terminazione, che nel caso del pentano può portare a due possibili risultati:
- produzione di butano mediante accoppiamento: CH3-CH2· + CH3-CH2· → CH3-CH2-CH2-CH3
- produzione di etano ed etilene mediante dismutazione: CH3-CH2· + CH3-CH2· → CH3-CH3 + CH2=CH2
Tale rappresentazione chimica del processo di pirolisi mostra come, a partire da una molecola organica piuttosto complessa, sia possibile giungere a molecole più semplici che rappresenteranno il prodotto del processo di pirolisi stesso.
FUNZIONAMENTO DELLA PIROLISI
Da quanto detto sopra, appare evidente come il processo di pirolisi in se abbia come fine ultimo quella della produzione di un prodotto intermedio rispetto a quanto fatto nei termovalorizzatori, spesso usati come termine di paragone (e citati anche nei commenti del precedente post) nei quali il rifiuto è la materia prima del processo mentre l’energia rappresenta il prodotto finale, pertanto un confronto diretto tra i due necessita sempre alcune precisazioni.
Sempre la scorsa settimana erano state esposte le caratteristiche dei prodotti del processo, il quale partendo da una materia organica solida produce:
- 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
Lo schema di un impianto pirolitico tipico è rappresentato nella seguente figura:
(tratta da una pubblicazione della I.Co.M. Milano)
Tale schema mostra il particolare tipo di forno utilizzato, in questo caso di tipo rotativo, conosciuto anche come forno Kiln (ma si possono adottare anche altre soluzioni come quella a letto fluido), nel quale il materiale viene riscaldato ad una temperatura dell’ordine dei 600°C per un tempo più o meno lungo in funzione del target sulle percentuali reciproche di prodotti che si vogliono ottenere.
Tale riscaldamento avviene per via indiretta mediante l’impiego di un gas prodotto con la combustione di un combustibile che può essere una parte di quello prodotto nell’impianto stesso, oppure fornito esternamente, e di tale combustibile si dovrà tenere conto in sede di valutazione del bilancio energetico dell’impianto.
Dal forno di pirolisi fuoriescono i gas prodotti nel processo ed il residuo solido (char), dal quale può venire estratta la frazione di metalli eventualmente contenuti nella materia prima trattata, mentre il gas viene in parte condensato (per la parte condensabile di esso) e la restante frazione non condensata può venire utilizzata come combustibile per il processo oppure destinato ad altri impieghi.
CAMPI DI APPLICAZIONE DELLA PIROLISI
Un cenno agli impieghi della pirolisi è stato fatto nel precedente post, nel quale è stato ricordato quello che forse è stato il più antico impiego di tale processo, ovvero la produzione di carbone vegetale attraverso l’impiego della carbonaia, anche se in tale caso una percentuale minima di ossigeno risultava presente nel processo, mentre impieghi più moderni la vedono candidata al trattamento dei rifiuti ed alla produzione di combustibili di derivazione vegetale, ovvero i cosiddetti “Biocombustibili“.
Il tanto discusso trattamento dei rifiuti risulta uno dei campi di applicazione più interessanti per questo tipo di impianti in quanto permette di operare con emissioni inquinanti estremamente contenute ed in totale assenza delle tanto discusse diossine, poiché le temperature operative dell’impianto sono tali da non permetterne la loro formazione.
Anche per questa seconda puntata sulla pirolisi è tutto, la prossima settimana esamineremo le caratteristiche di alcuni impianti esistenti nel mondo oltre ad esplorare in maggiore dettaglio i campi di impiego di questa tipologia di impianti pertanto vi rinnovo l’appuntamento a lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la rubrica Energia e Futuro.
