Biofiltrazione nella verniciatura: una bufala!

Biofiltrazione nella verniciatura. Analisi fasulle, numeri truccati e riviste compiacenti: come si costruisce una bufala per far comprare impianti di depurazione inefficaci nella verniciatura

PREMESSA

Meglio chiarirlo subito: non abbiamo nulla contro i sistemi di depurazione denominati genericamente “bioscrubber”, che funzionano egregiamente in vari settori industriali. Ciò che vogliamo proporre è un metodo di valutazione dell’efficacia e delle prestazioni di impianti di depurazione applicati alla verniciatura, valido per qualsiasi tecnologia di abbattimento dei solventi. Si tratta di un tema di particolare attualità, poiché la richiesta del mercato si è sviluppata rapidamente negli ultimi due anni, a seguito dell’applicazione più severa delle norme sull’inquinamento atmosferico, per cui sono apparse nuove soluzioni che hanno ottenuto risultati non sempre confortanti. Dato che, purtroppo, la reale funzionalità degli impianti viene verificata solo dopo l’acquisto, per evitare di far spendere inutilmente centinaia di migliaia di euro ad utilizzatori che difficilmente riescono a cautelarsi nei confronti dei “venditori di fumo” presenti sul mercato, è necessario far conoscere i risultati effettivamente raggiunti dagli impianti installati dai “coraggiosi” pionieri disposti a fare da cavia per gli esperimenti degli impiantisti che si cimentano nello studio di nuove soluzioni, per altro indispensabili se si vogliono cercare sistemi di abbattimento meno onerosi.

IL PECCATO E IL PECCATORE

Per evitare accuse di “ricerca dello scoop” giornalistico, o di accanimento (che per altro in qualche caso avrebbe anche funzioni terapeutiche) contro specifiche aziende, non faremo i nomi dei soggetti coinvolti in questa nostra analisi: non ci interessa colpevolizzare singoli comportamenti, bensì far emergere una realtà purtroppo diffusa, fatta di analisi fasulle, numeri truccati e riviste compiacenti, che costruiscono aspettative che poi crollano miseramente alla prima analisi seria.
Purtroppo mancano dati sulle prestazioni degli impianti, verificati da enti pubblici o organismi indipendenti, a causa degli elevati costi necessari per effettuare un monitoraggio adeguato, e della scarsità di mezzi e risorse umane che da tempo penalizzano il lavoro degli enti competenti. Una felice eccezione è rappresentata dalla Provincia di Treviso, che ha realizzato un’indagine su una decina di impianti di depurazione installati nella propria area industriale.  Com’è nostra abitudine, per renderci conto direttamente della realtà del mercato abbiamo voluto far fare a nostre spese la verifica analitica delle prestazioni di un impianto, grazie alla collaborazione di un verniciatore conto terzi abbonato alla rivista, che ci ha consentito di effettuare tutti i rilievi del caso.
La scelta dell’impianto da analizzare non è stata casuale. Abbiamo tralasciato quelli che funzionano con tecnologie molto diffuse e consolidate, la cui sostanziale efficacia è stata confermata dalla citata indagine svolta dalla Provincia di Treviso, concentrandoci su un impianto molto propagandato e funzionante da circa un anno, installato per abbattere le emissioni provenienti da un impianto di verniciatura conto terzi. Si trattava di un “bioscrubber”, di cui si era parlato in numerosi convegni e sulle riviste tecniche, del quale il costruttore vantava una percentuale di abbattimento media intorno all’80%. L’impianto era particolarmente interessante, in quanto si trattava di una tecnologia a basso costo d’investimento e di gestione, che utilizzava solo prodotti “naturali” (acqua, sali e microrganismi), senza produzione di sottoprodotti inquinanti, rigenerazioni o sostituzioni di componenti.

NUMERI TRUCCATI

Il primo sospetto è sorto dalla verifica dei rapporti di analisi. E’ prassi abbastanza comune che le analisi vengano fatte fare da laboratori pagati dal fornitore dell’impianto; infatti l’utilizzatore, per risparmiare sui costi delle analisi, si fida dei risultati forniti gratuitamente dal costruttore (ed è anche felice dei valori che riceve, perché ovviamente sono sempre entro i limiti imposti dalla legge). I rapporti di analisi che abbiamo potuto visionare avrebbero insospettito qualunque addetto ai lavori, ma sono passati del tutto inosservati all’occhio inesperto del verniciatore. In primo luogo risultava eseguito un solo prelievo (la norma ne prevede tre), ma soprattutto il dato di portata dell’aria a monte e a valle dell’impianto era perfettamente identico (cosa che nella realtà non avviene mai), a dimostrazione del fatto che i numeri erano stati completamente inventati. Naturalmente il dato finale dimostrava un’efficienza di abbattimento di circa l’80%.
Gli altri numeri fasulli sono emersi con chiarezza dopo le analisi che abbiamo fatto eseguire da un laboratorio qualificato (e soprattutto pagato da noi), dalle quali è emerso tra l’altro che “le condizioni di esercizio gravose” con cui sono stati fatti i prelievi dal laboratorio compiacente, erano in realtà molto ridotte: in pratica i prelievi sono stati fatti spruzzando 3 kg/h di vernice, mentre dovevano essere fatte nelle vere condizioni gravose (8 kg/h). Il resto dei dati e il giudizio sulle prestazioni effettive dell’impianto, sono contenute nella relazione tecnica, che pubblichiamo integralmente.

RELAZIONE TECNICA

La presente relazione è a commento dei risultati dell’indagine analitica eseguita all’emissione del sistema di abbattimento del tipo “bioscrubber”, posto a presidio degli effluenti generati da operazioni di verniciatura ed essiccamento; i prelievi sul campo e le determinazioni analitiche di laboratorio sono stati effettuati dalla società TEI S.I., di Milano.

CENNI SUL SISTEMA DI ABBATTIMENTO

Gli effluenti gassosi provenienti dalle cabine di verniciatura (2 cabine per prodotti liquidi ed una per polveri) e dal forno di essiccamento – polimerizzazione dei particolari verniciati, sono ripartiti su due scrubber, i quali, peraltro, determinano un’unica emissione in atmosfera. All’interno ciascun scrubber prevede: a) una sezione di corpi di riempimento destinata a un primo lavaggio dei solventi; b) una seconda sezione di riempimento, sulla quale operano microrganismi preposti all’abbattimento dei solventi non catturati nel primo stadio; c) un separatore di gocce.
L’acqua di lavaggio utilizzata nei due scrubber viene trattata su biodischi e quindi reimmessa nei due lavatori. Il sistema di abbattimento ha le caratteristiche indicate nella tabella I. Il trattamento acque è costituito da 4 distinte vasche provviste di biodischi rotanti, preposti alla depurazione dei solventi.

Tab. I – Caratteristiche del sistema di abbattimento

Portata aeriforme trattata 10.000 Nm3 / h Temperatura Ambiente N° assorbitori 2 Portata singolo assorbitore 5.000 Nm3/h Altezza assorbitore 7 m Sezione assorbitore 3,47 m2 Diametro 2,10 m Velocità di attraversamento 0,4 m/s Perdite di carico 50 mm c.a.

 

SITUAZIONE PRODUTTIVA NEL CORSO DELL’INDAGINE

Durante i prelievi eseguiti a monte e a valle del sistema di abbattimento dei solventi presenti nelle emissioni gassose, erano attive e collegate al sistema stesso due cabine di verniciatura per prodotti liquidi e un forno di essiccazione dei particolari verniciati. L’operazione di verniciatura in corso durante i prelievi di inquinanti era caratterizzata dai parametri indicati nella tabella II. In entrambe le giornate sono stati eseguiti i seguenti prelievi: a) portata e temperatura; b) particelle solide a monte e a valle degli scrubber; c) sostanze organiche volatili a monte e a valle degli scrubber.
Al fine di valutare complessivamente l’efficienza del sistema di trattamento a mezzo bioscrubber, dato il riutilizzo della soluzione di lavaggio previo trattamento della stessa, sono stati effettuati prelievi d’acqua nelle varie vasche di trattamento, verificando sugli stessi sia il carico organico complessivo (COD), sia la presenza delle singole sostanze organiche volatili. Per quanto concerne le metodiche di prelievo e le determinazioni analitiche si rimanda al rapporto TEI S.I., allegato alla presente relazione, disponibile per gli abbonati in versione integrale.

Tab. II – Caratteristiche del sistema di verniciatura

Tipologia pezzi da verniciare Ghisa Consumo vernice 10 kg / h ca Residuo secco vernice 69 % Frazione volatile vernice 3,1 kg / h ca Consumo catalizzatore 5 kg / h ca Residuo secco catalizzatore 37,5 % Frazione volatile catalizzatore 3,1 kg / h ca Consumo diluente 2 kg / h ca Totale sostanze organiche volatili 8 kg / h

RISULTATI DELL’INDAGINE

La verifica dell’efficienza del sistema di abbattimento delle sostanze organiche volatili sopra descritto è stata non prendere in esame i dati di concentrazione a monte e a valle dei bioscrubber relativi ai campioni del 18 giugno; tali dati sono comunque riportati nella relazione TEI S.I, e restano a disposizione per eventuali approfondimenti, da svolgersi eventualmente con il costruttore e con il gestore dell’impianto di abbattimento. L’indagine della seconda giornata, viceversa, appare più significativa dei fenomeni indagati, ed è pertanto su di essa che si formulano le considerazioni di seguito riportate.

Portata di aeriforme e degli inquinanti emessi

Il volume di aeriforme emesso a valle dei due assorbitori, misurato nel condotto finale di emissione, risulta essere inferiore a quello di ingresso (circa il 15% in meno); una perdita di portata di tale entità non appare giustificata, e richiede un approfondimento con il costruttore dell’impianto. La portata di inquinanti attesa in emissione, stante le informazioni fornite dal gestore dell’impianto di verniciatura, dovrebbe attestarsi intorno al valore di 8 kg/h di sostanze organiche volatili. A monte del sistema di abbattimento si registra invece una presenza di S.O.V. pari a circa 4,7 kg/h, che corrisponde al 59 % circa della quantità teoricamente attesa, e che fa supporre un’emissione fuggitiva di circa il 40%. Tale ultimo valore risulta superiore a quanto richiesto dalle norme (20 – 25% di emissioni fuggitive) e suggerisce una verifica con il costruttore del sistema di verniciatura, finalizzata a ottimizzare il sistema delle aspirazioni realizzato sull’impianto in questione.

STRATEGIA DI CAMPIONAMENTO DEGLI INQUINANTI

Scopo dell’indagine è quello di verificare l’efficienza del sistema di trattamento delle emissioni di sostanze organiche volatili, realizzato attraverso i lavatori denominati “bioscrubber”. A tal fine sono state eseguite due distinte serie di prelievi, effettuati in giorni diversi, segnalati dai responsabili dell’azienda di verniciatura conto terzi quali indicativi di produzioni particolarmente significative. Dalle misure in campo si evince che, nel corso della prima giornata di prelievi, si è riscontrata una portata di aeriforme a monte dell’impianto di abbattimento notevolmente superiore a quella di valle (precisamente 8.565 Nm3/h a monte e 5.060 Nm3/h a valle); una così rilevante differenza di portata non è giustificata e, sebbene i prelievi di inquinanti siano stati effettuati a flusso costante, si è nel corso di due giornate lavorative.

Emissioni di particelle

Le particelle a monte del sistema di trattamento delle emissioni si presentano in taluni casi in concentrazioni superiori a quelle concesse dalla normativa sulle emissioni, ovvero superiori al valore di 3 mg/Nm3; ciò significa che i sistemi trattamento delle particelle previsti in cabina di verniciatura non sono di per sé sufficienti; i prelievi di particelle a valle del sistema di trattamento del tipo bioscrubber evidenziano invece il rispetto del limite vigente.

Emissioni di sostanze organiche volatili

Dalle determinazioni di laboratorio si evince che: a) i valori di SOV riscontrati a monte del sistema di abbattimento sono superiori ai limiti stabiliti dalla vigente normativa); b) i valori di SOV riscontrati a valle del sistema di abbattimento risultano rispettare i predetti limiti al camino IV; c) il rendimento di abbattimento verificato nel complesso è piuttosto modesto, e si attesta a un valore del 44 %circa; analizzando la tabella IV si evince che il rendimento è differenziato a seconda dei vari solventi, e assume valori compresi tra il 3 e il 68 %.

Trattamento dell’acqua

Le analisi dei campioni di acqua prelevati in 3 delle 4 vasche contenenti i biodischi, evidenziano la presenza di un carico organico piuttosto elevato (si vedano i valori di COD nella tabella V); tale carico organico non viene ridotto in misura sostanziale dai successivi trattamenti con biodischi, tanto che l’acqua reimmessa negli scrubber presenta valori di COD pressoché analoghi a quelli in ingresso al trattamento acque.

Rendimento dell’impianto

Si è evidenziato che il trattamento delle emissioni gassose di sostanze organiche volatili effettuato a mezzo bioscrubber è caratterizzato da rendimenti di abbattimento piuttosto modesti, specie se rapportati ai rendimenti di abbattimento delle tecniche di depurazione usualmente utilizzate per analoghe emissioni gassose (adsorbimento su carbone attivo, combustione) le quali, com’è noto, consentono riduzioni delle SOV generalmente superiori al 90%. Il rendimento di abbattimento registrato (44% circa) è probabilmente imputabile alla parziale solubilizzazione di taluni solventi in acqua, a un blando effetto di raffreddamento degli stessi, che favorisce la condensazione dei meno volatili, e a effetti di trascinamento; non è in ogni caso al momento possibile quantificare l’effetto di riduzione delle SOV dovuto alla presenza di microrganismi sui corpi di riempimento presenti nei due scrubber. Il sistema di trattamento delle acque di lavaggio non garantisce una significativa riduzione del carico organico in ingresso al trattamento stesso. Le caratteristiche dell’acqua riciclata nei due scrubber, che presenta un alto contenuto di materia organica, non sono ottimali al fine della cattura di ulteriorisostanze organiche volatili.

CONCLUSIONI

Il mercato della depurazione vale decine di miliardi e fa gola a tutti. La mancanza di serietà da parte di alcuni impiantisti crea un pesante danno d’immagine a tutto il settore, che, a lungo andare, potrebbe sembrare costituito solo da “venditori di fumo”. Ci auguriamo che, nell’interesse degli utilizzatori e dei costruttori seri, i risultati dei controlli sulla reale efficacia dei sistemi di abbattimento vengano resi disponibili a tutti gli operatori del settore (sempre che esista ancora qualcuno che abbia i mezzi e la volontà di svolgere la propria funzione di controllo).

Tab. III – Prelievi a monte a valle dell’abbattitore. Concentrazioni suddivise per classi

PRELIEVI A MONTE
Portata	Nm3 / h 11370	sov CL III   mg / Nm3	sov CL IV   mg / Nm3	sov CL V   mg / Nm3	f.m. CL III   g / h	f.m. CL IV   g / h	f.m. CL V   g / h
1° prelievo		33,07	249,89	34,31	376	2841	390
2° prelievo		61,26	314,02	53,08	697	3570	604
3° prelievo		41,84	392,62	65,49	476	4464	745
Media		45,39	318,84	50,96	516	3625	579
PRELIEVI A VALLE
Portata	Nm3 / h 9320	sov CL III   mg / Nm3	sov CL IV   mg / Nm3	sov CL V   mg / Nm3	f.m. CL III   g / h	f.m. CL IV   g / h	f.m. CL V   g / h
1° prelievo		22,34	90,44	11,29	208	843	105
2° prelievo		31,17	261,02	47,2	291	2433	440
3° prelievo		35,80	190,37	13,39	334	1774	125
Media		29,77	180,61	23,96	277	1683	223

 

Tab. IV – Percentuali di abbattimento dei singoli solventi. L’efficienza finale delsistema è del 44%

Solvente	A monte mg/ Nm3	A valle mg/ Nm3	Abbattimento %
Toluolo	8,27	2,61	0,68
Etilacetato	50,96	23,96	0,53
Trimetilbenzene	3,65	3,79	-0,04
Etilbenzene	22,70	7,55	0,67
Xilolo	61,62	20,54	0,67
Butilacetato	248,95	157,46	0,37
Nafta	19,04	18,42	0,03
Isobutanolo	0,10	0,10	0,00
Totale	415,29	234,43	0,44
f.m. g / h mg / Nm3	Limiti D.M. 12.7.90 CL III       CL IV         CL V 2000        3000          4000 150          300            600

 

Tab. V – Analisi acque di scarico (d.lgs n° 152 11-05-1999). Metodi di analisi IRSA – CNR (Quaderni, n. 100, 1994)

Parametro	Unità di misura	Risultati	D. Lgs. 11.5.1999 Valori limite di emissione
			Acque superficiali	Fognatura
pH COD	mg / l	6,55 7900	5,5 – 9,5  160	5,5 – 9,5  500
Toluolo Trimetilbenzene Etilbenzene Cumene Xilolo Solventi organici aromatici	mg / l mg / l mg / l mg / l mg / l mg / l	637 < 10 830 < 10 1886	 0,2	 0,4
Nafta Idrocarburi totali	mg / l mg / l	< 100	 5	 10
Isobutanolo* Etilacetato* Butilacetato*	mg / l mg / l mg / l	35 4701 < 10
*Per questi solventi non sono previsti limiti specifici, neanche per famiglia, quindi si ritiene che la loro presenza venga indirettamente rilevata dal parametro COD, inteso come indicatore generico di carico organico.