Costo carboni attivi per cabine di verniciatura

Approfittiamo della lettera di un abbonato per tornare su un argomento già affrontato in passato dalla nostra rivista, ma evidentemente ancora di attualità: impariamo a fare i conti con il costo carboni attivi per cabine di verniciatura

Spett. redazione,
a seguito di un controllo effettuato dall’ARPA sulla nostra azienda, è stato rilevato il superamento dei limiti di emissione prodotte dalla nostra cabina di verniciatura e il nostro consulente ci ha suggerito di installare un filtro adsorbitore a carboni attivi per l’abbattimento dei solventi, in modo da ottemperare alle normative sulle emissioni in atmosfera. Abbiamo richiesto ad alcuni fornitori un preventivo e ci siamo ritrovati in mano quotazioni estremamente differenti, sia in termini di prezzo, sia in termini di quantità di carboni da installare. Vorremmo pertanto chiedervi un dimensionamento indicativo, su cui poter basare un confronto più approfondito, relativamente ai seguenti parametri di progetto:cabina a velo d’acqua con portata di 7.000 m3/h;
consumo di circa 100 kg/giorno di vernici, con residuo secco variabile dal 59 al 69%, da diluire con il 10% di solvente;
applicazione con apparecchiature airless.
Ringraziandovi per la collaborazione inviamo cordiali saluti.
Lettera firmata

Sorvoliamo sulla scelta pregiudiziale del sistema a carboni attivi rispetto ad altri impianti di abbattimento e sulla possibilità di utilizzare prodotti vernicianti alternativi: supponiamo quindi che il consulente abbia fatto una corretta valutazione tecnica delle caratteristiche produttive del verniciatore. Non avendo altri dati a disposizione, non è possibile fare un calcolo preciso del costo di gestione dei carboni attivi per cabine di verniciatura adeguato al caso specifico, che richiederebbe, come minimo, un’analisi dettagliata sulle quantità e la qualità dei prodotti vernicianti utilizzati, sulle concentrazioni di solvente riscontrate al camino, nonché sulle modalità e le tempistiche con cui viene eseguita la verniciatura. Ammesso quindi che la scelta dei carboni attivi sia quella più adeguata al caso in questione, è bene ricordare che il dimensionamento, la configurazione e, di conseguenza, il prezzo di un impianto di depurazione è soggetto ad una varietà di parametri oggettivi (ad esempio la scelta tra carboni a perdere e carboni con rigenerazione in loco nonché, all’interno di quest’ultima categoria, la scelta del tipo di fluido di rigenerazione) e di valutazioni soggettive che dipendono molto dall’esperienza dell’impiantista; tra queste ultime non dobbiamo dimenticare la scelta dei materiali utilizzati, la dimensione societaria dell’azienda e la sua “serietà” deontologica e professionale. Non stupisce dunque la varietà di configurazioni e di prezzi che il lettore si è ritrovato a dover valutare. Ci limitiamo quindi a fornire alcune indicazioni di carattere generale ed alcune indicazioni dimensionali specifiche, ricordando che per poter valutare con maggiore conoscenza e competenza le offerte di fornitori diversi, è indispensabile avvalersi della norma UNI 10996 “Impianti di abbattimento dei Composti Organici Volatili (VOC) – Criteri e requisiti per l’ordinazione, la fornitura, il collaudo e la manutenzione – Parte 3: impianti di adsorbimento su carbone attivo”, che rappresenta un riferimento per gli utilizzatori e i costruttori che vogliono impostare in modo corretto le trattative tecniche e commerciali per l’acquisto e la vendita di tali impianti.

Pierluigi Offredi

Costo carboni attivi per cabine di verniciatura: dimensioni e volumi dei carboni attivi

Il PV totale spruzzato è pari a 110 kg/gg (100 kg vernice + 10 kg di solvente); l’attività considerata è 8 h/gg.
La quantità giornaliera di VOC da abbattere è di circa 50 kg/gg, pari a 6,25 kg/h, pari a 0,9 g/m3 a fronte di una portata di 7000 Nm3/h; considerando una capacità operativa media dei carboni pari al 10% (attenzione, questo valore potrebbe essere inferiore, considerando il fatto che in una cabina a velo d’acqua, l’aria che arriva ai carboni attivi é carica di umidità e questo costituisce un fattore negativo per l’adsorbimento), la quantità teorica di carbone necessaria per abbattere 50 kg di VOC è pari a circa 500 kg, ma poichè le condizioni operative possono discostarsi dai dati progettuali, è preferibile incrementare tale quantità a circa 600 kg (tale stima è stata effettuata per carboni estrusi, cilindretti da 3-4 mm di diametro), arrivando ad una capacità operativa pratica pari all’8%.
Poiché però il processo di adsorbimento non è indipendente da altri parametri legati anche alla geometria del contenitore dei carboni, per poter trattare una portata d’aria di 7000 Nm3/h il contenitore (bidone cilindrico) deve alloggiare un minimo di 2000 kg di carbone. A fronte di tale dimensionamento, se i carboni sono del tipo a perdere dovranno essere sostituiti ogni 3 giorni circa. Qualora, per ridurre i costi di gestione, si dovesse optare per un impianto con rigenerazione in loco, è da escludersi la rigenerazione con aria calda, vista la natura delle sostanze trattate; è preferibile una rigenerazione con gas inerte (azoto) oppure con vapore (in questo caso però, quello che si ottiene è una miscela di acqua e solventi solubili in essa, non facili da separare e quindi da smaltire).
Se effettivamente i numeri in gioco fossero corretti per calcolare il costo dei carboni attivi per cabine di verniciatura, sarebbe da valutare, viste le concentrazioni relativamente elevate in ingresso all’impianto di abbattimento, la possibilità di installare un combustore rigenerativo o di un concentratore abbinato a un combustore.
Si ricorda inoltre che i solventi trattati sono sostanze infiammabili; anche se la loro concentrazione in ingresso al filtro a carboni è di gran lunga inferiore al LEL (la soglia di concentrazione al di sotto della quale non ci sono rischi di esplosione), l’impianto di abbattimento deve essere sottoposto ad analisi dei rischi per quanto riguarda la sicurezza contro i pericoli di incendio ed esplosione, nel rispetto della Direttiva Macchine e della Direttiva ATEX.

 

 

TABELLA TRATTA DALLA BOZZA DI NORMA UNI – COMMISSIONE AMBIENTE, GL7 – IMPIANTI DI TRATTAMENTO DEGLI EFFLUENTI AERIFORMI (RELATORE: DR. PIERLUIGI OFFREDI) 
IMPIANTI DI ABBATTIMENTO POLVERI, NEBBIE OLEOSE, AEROSOL E VOC REQUISITI MINIMI PRESTAZIONALI E DI PROGETTAZIONE
PARTE 2 – IMPIANTI DI TRATTAMENTO VOC

ABBATTITORE A CARBONI ATTIVI – RIGENERAZIONE INTERNA (SCHEDA AC.RI.01)
1. Tipo di abbattitore	Adsorbitore a carboni attivi
2. Impiego	Abbattimento COV
3. Provenienza degli inquinanti	Operazioni di lavaggio a secco con COV (composti organici volatili) o COC (composti organici clorurati). Operazioni di stampa, verniciatura, impregnazione, spalmatura, resinatura, adesivizzazione, accoppiatura, tampografia e litografia di substrati di vario tipo con prodotti a solvente. Operazioni di produzione vernici, collanti, adesivi, pitture e/o prodotti affini con solventi. Operazioni con emissioni di COV non espressamente riportate
4. Temperatura	Preferibilmente ≤ 45°C per i composti organici volatili. Valori superiori sono accettati in funzione delle caratteristiche chimico-fisiche del fluido da trattare e da valutare per caso specifico. ≤ 5°C per HCFC e HFC
5. Tipo di carbone attivo	Di origine sia vegetale che minerale. Per specifici composti instabili in particolari condizioni (ossidabili come ad es. MEK o idrolizzabili come ad es. acetato di etile o trielina) considerare il livello di purezza (quantità e tipo di ceneri totali ≤ 8% di cui solubili in acido cloridrico ≤3%)
6. Perdite di carico totali	….
7. Superficie specifica	Range suggerito: compresa tra 1050 e 1150 m2/g per concentrazioni tra 1 e 4 g/m3 SOV compresa tra 1150 e 1350 m2/g per concentrazioni >4 g/m3 SOV
8. Altezza del letto	≥0,5 m
9. Tipo di fluido rigenerante	Vapore o gas inerte in pressione o sotto vuoto
10. Velocità di attraversamento dell’effluente gassoso nel c.a.	≤ 0,4 m/s
11. Tempo di contatto	≥1,5 s
12. Umidità relativa	≤ 60% per ottenere la massima capacità operativa. > 60% (anche 90%) in presenza di particolari condizioni e COV
13. Sistemi di controllo	Analizzatore in continuo tipo FID da installarsi solo per flussi di massa di COV ≥ 100 Kg/h; per flussi di massa di COV in ingresso <100 Kg/h, deve essere previsto un contaore grafico non tacitabile con registrazione degli eventi.
14. Tasso di carico	12% per composti organici volatili. 25% per percloroetilene
15. Manutenzione	Controllo dei sistemi e della frequenza di rigenerazione del carbone come indicato obbligatoriamente dal costruttore
16. Informazioni aggiuntive	Installazione a monte di un sistema di prefiltrazione per polveri e spray. La durata del carbone attivo è funzione delle caratteristiche del fluido trattato, delle condizioni di processo e delle caratteristiche del carbone stesso. Trattando solo COV la durata può raggiungere anche le 30000 ore. In presenza di impurezze pesanti o di altre fonti di contaminazione (polveri, spray) sono necessari controlli più frequenti. E’ importante verificare la presenza di composti quali MEK, THF per valutare le particolari condizioni di recupero (vedi punti 2 e 9).

ABBATTITORE A CARBONI ATTIVI RIGENERAZIONE ESTERNA (SCHEDA AC.RE.01)
1. Tipo di abbattitore	Abbattitore a carboni attivi
2. Impiego	Abbattimento COV e vapori di mercurio
3. Provenienza degli inquinanti	Operazioni di lavaggio a secco con COV (composti organici volatili) o COC (composti organici clorurati) e/o idrofluoroclorocarburi. Operazioni di stampa, verniciatura, impregnazione, spalmatura, resinatura, adesivizzazione, accoppiatura, tampografia e litografia di substrati di vario tipo con prodotti a solvente. Operazioni di produzione vernici, collanti, adesivi, pitture e/o prodotti affini con solventi. Operazioni di manufatti in vetroresina, accessori in resina poliestere e in altre resine polimeriche. Operazioni con emissioni di COV non espressamente indicate
4. Temperatura	Preferibilmente ≤ 45°C per i composti organici volatili. Valori superiori sono accettati in funzione delle caratteristiche chimico-fisiche del fluido da trattare e da valutare per caso specifico. ≤ 5°C per HCFC e HFC
5. Tipo di carbone attivo	Di origine sia vegetale che minerale. Per specifici composti instabili in particolari condizioni (ossidabili come ad es. MEK o idrolizzabili come ad es. acetato di etile o trielina) considerare il livello di purezza (quantità e tipo di ceneri totali ≤ 8% di cui solubili in acido cloridrico ≤ 3%)
6. Perdite di carico	….
7. Superficie specifica	Per basse concentrazioni, carboni a bassa attività: ≤ 800 m2/g per COV ≤ 600 mg/m3 Per medie concentrazioni, carboni a media attività: ≤ 1150 m2/g per COV tra 600 e 3000 mg/m3. Dato l’ampio utilizzo dell’indice di CTC o dell’indice di Benzene si precisa che: 850 m2/g coincidono con 25-27 Ind. Benzene/50-55 Ind. CTC; 1150 m2/g coincidono con 35-37 Ind. Benzene / 65-70 Ind. CTC
8. Altezza totale del letto	> 0,4 m
9. Tipo di fluido rigenerante	Nessuno
10. Velocità di attraversamento dell’effluente gassoso nel carbone	≤ 0,4 m/s
11. Tempo di contatto	>1 s
12. Umidità relativa	≤ 60% per lo sfruttamento ottimale del letto. > 60% (anche 90%) in presenza di particolari condizioni e/o SOV
13. Sistemi di controllo	Analizzatore in continuo tipo FID da installarsi solo per flussi di massa di COV ≥100 Kg/h; per flussi di massa <100 Kg/h, deve essere previsto un contaore grafico non tacitabile con registrazione degli eventi.
14. Tasso di carico	12% per composti organici volatili. 25% per percloroetilene
15. Manutenzione	Sostituzione del carbone esausto secondo quanto previsto dal tasso di carico (vedi punto 11)
16. Informazioni aggiuntive	E’ consigliabile l’installazione a monte di un opportuno sistema di abbattimento polveri e spray. Composti ossidabili quali MEK e MIBK, se presenti in concentrazioni elevate o con picchi di concentrazione, richiedono condizioni di processo particolari (vedi punti 2 e 9). La riattivazione del carbone esausto dovrà essere effettuata presso soggetti esterni o con apparecchiatura di riattivazione annessa all’impianto di abbattimento ed operante ad almeno 850°C. Le emissioni di COV generate dal processo di riattivazione dovranno essere trattate in un combustore o sistema equivalente.

 

REQUISITI MINIMI PER GLI ADSORBITORI A CARBONI ATTIVI, DEFINITI DALLA REGIONE LOMBARDIA IN COLLABORAZIONE CON UNIARIA (UNIONE COSTRUTTORI IMPIANTI DEPURAZIONE ARIA), CHE CARATTERIZZANO IL DIMENSIONAMENTO E LE PRESTAZIONI DEGLI IMPIANTI