Sviluppo tecnologico e gestione dei rifiuti · Processi di separazione e recupero di metalli...

Attività di ricerca e sviluppo tecnologico dell’ENEAin tema di trattamenti termici di rifiuti.La pirolisi: alcuni casi studio e criticità.

Convegno Convegno ““Energia da biomasse e rifiuti: quale ruolo per la pirolisi?Energia da biomasse e rifiuti: quale ruolo per la pirolisi?””Cagliari Cagliari –– Sala Anfiteatro via Roma 253Sala Anfiteatro via Roma 253

22 aprile 200922 aprile 2009

ing. Giacinto Cornacchiaing. Giacinto CornacchiaDipartimento Ambiente, Cambiamenti climatici e Sviluppo sostenibDipartimento Ambiente, Cambiamenti climatici e Sviluppo sostenibileileSezione Sviluppo Processi e Tecnologie

L'ENEA, Ente per le Nuove tecnologie, lL'ENEA, Ente per le Nuove tecnologie, l’’Energia e lEnergia e l’’Ambiente, Ambiente, èè un ente pubblico che opera nei settori un ente pubblico che opera nei settori dell'energia, dell'ambiente e delle nuove tecnologie a supporto dell'energia, dell'ambiente e delle nuove tecnologie a supporto delle politiche di competitivitdelle politiche di competitivitàà e di sviluppo e di sviluppo sostenibile del Paese.sostenibile del Paese.

•• 11 11 centricentri di ricercadi ricerca

•• 5 uffici5 uffici

•• 13 centri di consulenza 13 centri di consulenza energeticaenergetica

I suoi compiti principali sono:I suoi compiti principali sono:

✵✵ promuoverepromuovere e svolgere attivite svolgere attivitàà di ricercadi ricercadi base ed applicata e di innovazione di base ed applicata e di innovazione tecnologica;tecnologica;

✵✵ diffondere e trasferire i risultati ottenuti;diffondere e trasferire i risultati ottenuti;

✵✵ fornire a soggetti pubblici e privati servizi ad fornire a soggetti pubblici e privati servizi ad alto contenuto tecnologico, studi, ricerche, alto contenuto tecnologico, studi, ricerche, misure, prove e valutazioni.misure, prove e valutazioni.

ENERGIAENERGIANUOVENUOVE

TECNOLOGIETECNOLOGIE AMBIENTEAMBIENTE

Il Dipartimento ACSIl Dipartimento ACS

Le linee di attività programmatichedel Dipartimento ACS nel C.R. Trisaia

Processi di termovalorizzazione (pirolisi, gassificazione) per iProcessi di termovalorizzazione (pirolisi, gassificazione) per il recupero di l recupero di materiali ed energia da flussi di rifiuti (CDR, plastiche, scartmateriali ed energia da flussi di rifiuti (CDR, plastiche, scarti di lavorazione, i di lavorazione, pneumatici di scarto, biomasse residuali, materiali compositi, Ppneumatici di scarto, biomasse residuali, materiali compositi, PVC, ecc.).VC, ecc.).

Processi di depurazione di reflui industriali e civili finalizzaProcessi di depurazione di reflui industriali e civili finalizzati al riutilizzo della ti al riutilizzo della risorsa acqua.risorsa acqua.

Processi di separazione e recupero di metalli strategici e preziProcessi di separazione e recupero di metalli strategici e preziosi di uso osi di uso industriale.industriale.

Processi di detossificazione di rifiuti e recupero dei materialiProcessi di detossificazione di rifiuti e recupero dei materiali in essi contenuti.in essi contenuti.

Ottimizzazione di cicli produttivi a minore impatto ambientale (Ottimizzazione di cicli produttivi a minore impatto ambientale (riduzione o riuso riduzione o riuso della risorsa idrica utilizzata, dei reagenti, riutilizzo degli della risorsa idrica utilizzata, dei reagenti, riutilizzo degli scarti, ecc.).scarti, ecc.).

Ricerca e sviluppo processi e tecnologie di trattamento rifiuti Ricerca e sviluppo processi e tecnologie di trattamento rifiuti e reflui per il e reflui per il recupero di materiali, energia ed il corretto smaltimento.recupero di materiali, energia ed il corretto smaltimento.

Monitoraggio matrici ambientali (aria, acqua, sedimenti, matrici biologiche).

Le infrastrutture di ricercaLe infrastrutture di ricerca

La Stazione sperimentale di La Stazione sperimentale di trattamento rifiuti e refluitrattamento rifiuti e reflui

la stazione sperimentale di trattamento rifiuti e refluila stazione sperimentale di trattamento rifiuti e reflui

Nel Centro Ricerche Trisaia Nel Centro Ricerche Trisaia èè stata realizzata una Stazione stata realizzata una Stazione sperimentale di trattamento rifiuti e reflui costituita da laborsperimentale di trattamento rifiuti e reflui costituita da laboratori e atori e impianti per lo studio di processi innovativi di trattamento cheimpianti per lo studio di processi innovativi di trattamento cherendano minimo lrendano minimo l’’impatto ambientale e consentano il recupero di impatto ambientale e consentano il recupero di materiali.materiali.

LA Termovalorizzazionesviluppo di processi e tecnologie per la

depurazione dei reflui finalizzati al recupero della risorsa acqua e ottimizzazione dei cicli

produttivi

sviluppo di tecnologie quali pirolisi e gassificazione finalizzate al recupero di

materiali da rifiuti

laboratorilaboratori di caratterizzazione e di ricercalaboratori di caratterizzazione e di ricerca

analisi termicaanalisi termica pirolisi da bancopirolisi da banco tamburo rotantetamburo rotante letto fisso da bancoletto fisso da banco

IL Trattamento dei reflui





produttivi



impianti pilotaimpianti sperimentali per la messa a punto di processi e tecnoloimpianti sperimentali per la messa a punto di processi e tecnologie innovative su scala pilotagie innovative su scala pilota


Digestione anaerobicaDigestione anaerobica Microfiltrazione anaerobicaMicrofiltrazione anaerobica(AMBRA)(AMBRA)

Ultrafiltrazione aUltrafiltrazione amembrana a fibra cavamembrana a fibra cava

DecomposizioneDecomposizioneossidativaossidativa





produttivi



impianti pilotaimpianti sperimentali per la messa a punto di processi e tecnoloimpianti sperimentali per la messa a punto di processi e tecnologie innovative su scala pilotagie innovative su scala pilota


PirolisiPirolisi--gassificazionegassificazionea tamburo rotantea tamburo rotante

PirolisiPirolisi--gassificazionegassificazionea letto fluidoa letto fluido

PirolisiPirolisi--gassificazionegassificazionea letto fissoa letto fisso

Impianto SICAVImpianto SICAVcarboni attivicarboni attivi



sviluppo di processi e tecnologie per la depurazione dei reflui finalizzati al recupero della risorsa acqua e ottimizzazione dei cicli

produttivi



impianti mobiliimpianti di taglia industriale per affrontare emergenze ambientaimpianti di taglia industriale per affrontare emergenze ambientali nel campo del trattamento e dello smaltimento dei rifiutili nel campo del trattamento e dello smaltimento dei rifiuti


DEDALODEDALOtrattamento di percolati ditrattamento di percolati di

discarica RSUdiscarica RSU

GOCCIAGOCCIAtrattamento terziario ditrattamento terziario di

acque reflueacque reflue

FOCUSFOCUStermodistruzione di rifiutitermodistruzione di rifiuti

a tamburo rotantea tamburo rotante

ICAMICAMstabilizzazione di amiantostabilizzazione di amianto

in matrice cementiziain matrice cementizia

LA Termovalorizzazione

il trattamento di rifiuti e refluiil trattamento di rifiuti e reflui

R&S di processi innovativi per i rifiutiR&S di processi innovativi per i rifiuti

PneumaticiCar-fluffAmianto

PVCCDR

Rifiuti urbaniCompositi con fibre di carbonio

Reflui civili e industriali

PirolisiGassificazioneCombustione

Stabilizzazione-solidificazioneDigestione anaerobica

Inertizzazione con microondeSeparazione con membrane

[…]

MATERIALI PROCESSI

COMPETENZECOMPETENZECaratterizzazione e analisi dei materialiCaratterizzazione e analisi dei materiali

Sviluppo processiSviluppo processiSviluppo tecnologieSviluppo tecnologie

Gestione impianti sperimentali complessiGestione impianti sperimentali complessi

il trattamento di rifiutiil trattamento di rifiuti

Pubblicazioni & BrevettiPubblicazioni & Brevetti

Galvagno S., Casu S., Casabianca T., Calabrese A., Cornacchia G., 2002. Pyrolysis process for the treatment of scrap tyres: preliminary experimental results. Waste Manag. 22, 917–923

Galvagno S, Casu S, Casciaro G, Martino M, Russo A, Portofino S., 2006. “Steam Gasification of Refuse-Derived Fuel (RDF), Influence of Process Temperature on Yield and Product Composition.” Energy & Fuels. 20, 2284-2288

Galvagno, S., Portofino, S., Casciaro, G., Casu, S., D'Aquino, L., Martino, M., Russo, A., Bezzi, G., “Synthesis of beta silicon carbide powders from biomass gasification residue”. 2007. Journal of Materials Science. 42 (16) 6878-6886

Casu, S., Galvagno, S., Calabrese, A., Casciaro, G., Martino, M., Russo, A., Portofino, S. 2005. “RDF PYROLYSIS: Influence of process temperature on yield and products composition” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 80 (2) 477-482.

Galvagno, S., Fortuna, F., Cornacchia, G., Casu, S., Coppola, T., Sharma, V.K. 2001. “Pyrolysis process for treatment of automobile shredder residue: Preliminary experimental results”. Energy Conversion and Management 42 (5) 573-586

[…]

S. Galvagno, S. Casu, A. Dinoi, G. Cornacchia. “Procedimento per la trasformazione del granulato di pneumatico in un prodotto carbonioso a basso contenuto di zolfo e ceneri, mediante pirolisi catalizzata” Brevetto Domanda Numero RM2001 A000362.G.

Cornacchia, S. Galvagno, S. Portofino, A. Lucchesi, O.A. Corianò, T. Candelieri. “Procedimento per il recupero delle fibre di carbonio e/o di vetro da compositi delle stesse in matrici polimeriche, e mezzi per la sua attuazione” Brevetto Domanda Numero RM 2002 A 000217S.

Galvagno, A. Dinoi, S. Casu, G. Bezzi, G. Cornacchia “Procedimento per la trasformazione del granulato di pneumatico in carburo di Silicio (SiC)”. Brevetto Domanda Numero RM 2003 A000121

G. Cornacchia, D. A. Matera, S. Galvagno, S. Casu, D. Cardiello, S. Portofino, N. Zocaro, V. Cappella, M. Cimini “Impianto pilota per il trattamento di rifiuti e/o scarti di lavorazione per produrre carboni attivi e gas di sintesi” Brevetto Domanda Numero RM2006A000186.

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiSpinSpin--off di Ricercaoff di RicercaTrasformazione energetica di biomassee rifiuti per la microgenerazionee generazione distribuita

la trasformazione energetica di biomasse e rifiutila trasformazione energetica di biomasse e rifiuti

la progettazione, realizzazione e commercializzazione di impiantla progettazione, realizzazione e commercializzazione di impianti i ““chiavi chiavi in manoin mano”” di trasformazione energetica di biomasse e rifiuti per la di trasformazione energetica di biomasse e rifiuti per la microgenerazione e generazione distribuita.microgenerazione e generazione distribuita.

Progetto cofinanziato dalla Regione Basilicata.Progetto cofinanziato dalla Regione Basilicata.(BUR n. 52 (BUR n. 52 -- 1/9/06: avviso 1/9/06: avviso pubblico 01/06 e succ. mod. pubblico 01/06 e succ. mod. ““Incentivi alla nuova imprenditorialitIncentivi alla nuova imprenditorialitàà nel campo nel campo della ricerca, dello sviluppo tecnologico e delldella ricerca, dello sviluppo tecnologico e dell’’innovazione in Basilicatainnovazione in Basilicata””))

SERI srl ha sede presso Rotondella (MT).SERI srl ha sede presso Rotondella (MT).

La SocietLa Societàà Energie Rinnovabili Italiana Srl (SERI srl) nasce nel 2007 da Energie Rinnovabili Italiana Srl (SERI srl) nasce nel 2007 da un progetto di spinun progetto di spin--off di ricerca ad opera delloff di ricerca ad opera dell’’ing. D. Matera delling. D. Matera dell’’ENEA ENEA e propone:e propone:

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiLa pirolisi del pneumatico

Studio dell’effetto della temperatura su resa e caratteristica dei prodotti

Produzione pneumatici usati (Mt)Europa 2 Nord America 2,5 Giappone 0,5 Italia 0,3

Destino finale dei pneumatici1992 1997

Recupero di materia 2 % 3 %Recupero di energia 8 % 23 %Riutilizzo tal quale 5 % 6 %Ricostruzione 20 % 20 %Smaltimento in discarica 65 % 48 %

Impianto utilizzatoImpianto utilizzato

Sistema di alimentazione

Reattore di pirolisi - forno a tamburo rotante a riscaldamento elettrico

Sistema di condensazione dei vapori:E 1 - un quencher per la rimozione dei tar E 2 - uno scambiatore a doppio tubo per la condensazione degli olî

Sistema di filtrazione dei gas

Scrubber per la rimozione componenti acide per lavaggio con NaOH al 4%.

Torcia

I gas prodotti sono monitorati on-line con un gascromatografo.I dati di processo sono registrati da un sistema di acquisizione.

Foto 1. Impianto pilota a tamburo rotante utilizzato per le prove e situato nel Centro di Ricerche ENEA-Trisaia (Visione laterale)

Impianto pilota di pirolisiImpianto pilota di pirolisiC.R. ENEA TrisaiaC.R. ENEA Trisaia

LL’’analisi immediata indica che il materiale organico, su base seccanalisi immediata indica che il materiale organico, su base secca, si ripartisce per a, si ripartisce per oltre il 60% nella frazione volatile e per il 40% circa nel resioltre il 60% nella frazione volatile e per il 40% circa nel residuo solido, insieme alle duo solido, insieme alle ceneri.ceneri.Il materiale possiede un elevato contenuto di carbonio, una apprIl materiale possiede un elevato contenuto di carbonio, una apprezzabile quantitezzabile quantitàà di di zolfo, pari a circa il 2%, e un contenuto di ceneri pari al 5% czolfo, pari a circa il 2%, e un contenuto di ceneri pari al 5% circa in cui lo zinco, irca in cui lo zinco, èèuno dei componenti principali.uno dei componenti principali.

C % 85.1

H % 7.27

N % 0.38

S % 2.30

O % (per differenza) 0.54

Ceneri % 4.36

P.C.S. (kcal/kg) 9207

Umidità % sul t. q. 1.16

Volatili % 61.30

Carbonio fisso % 33.47

Ceneri % 5.22

Tab. 2 – Analisi immediata e elementare del granulato di pneumatico

Tab. 3 – Parametri di processo per le tre prove

Codice prova Temperatura Granulometria Tempo di

permanenza solidi Tempo di

permanenza gas

C1.2 600°C < 2 cm 40 minuti 20 secondi



La temperatura di riferimento La temperatura di riferimento èè misurata alla parete del tamburomisurata alla parete del tamburo

Codice prove Temperatura (°C) Char

% Olî %

Gas %

Perdite %

C 2.6 C 1.2 C 1.5

550 600 680

49.09 47.40 48.86

38.12 33.02 31.82

2.39 8.16

10.75

10.40 11.42

8.57

la percentuale di la percentuale di charchar prodotta risulta pressochprodotta risulta pressochéé costante per le tre prove: costante per le tre prove: la reazione di volatilizzazione la reazione di volatilizzazione èè fortemente spostata verso i prodottifortemente spostata verso i prodotti

la resa in la resa in syngassyngas cresce con la temperatura di processo a spese della cresce con la temperatura di processo a spese della percentuale di olio prodottopercentuale di olio prodotto

Bilancio di materia delle tre prove

49,09

47,40

48,86

38,12

33,02

31,82

2,39

8,16

10,75

10,40

11,42

8,57

0% 20% 40% 60% 80% 100%

550

600

680

Tem

pera

tura

(°C

)

% in peso% Char % Oli totali % Gas % Perdite

550°C 600°C 680°C Umidità 3.57 % 3.01 % 1.44 % Volatili 12.78 % 10.75 % 5.24 % Carbonio fisso 71.89 % 76.06 % 82.98 % Ceneri 15.33 % 13.19 % 11.78 %

Analisi immediata del char nelle tre prove

Al crescere della temperatura si ha un progressivo aumento dellaAl crescere della temperatura si ha un progressivo aumento della

percentuale di carbonio fisso nel percentuale di carbonio fisso nel charchar, accompagnato da una diminuzione , accompagnato da una diminuzione

del contenuto di volatili residui.del contenuto di volatili residui.

La maggior parte delle ceneri presenti sul granulato di pneumatiLa maggior parte delle ceneri presenti sul granulato di pneumatico si co si

concentra nel residuo solidoconcentra nel residuo solido..

Elementi 550°C 600°C 680°C C 85.31 % 85.56 % 85.16 % H 1.77 % 1.33 % 0.93 % N 0.34 % 0.28 % 0.22 % S 2.13 % 2.32 % 2.57 % H/C 0.021 0.016 0.011 P.C.S. (kcal/kg) 7336 7210 7048 Analisi elementare del char e suo potere calorifico superiore

Il rapporto idrogeno/carbonio diminuisce al crescere della tempeIl rapporto idrogeno/carbonio diminuisce al crescere della temperatura, ratura,

indice di un maggior grado di aromatizzazione del char (strutturindice di un maggior grado di aromatizzazione del char (struttura pia piùù

simile al carbone).simile al carbone).

Zolfo tra il 2 e il 2,5%.Zolfo tra il 2 e il 2,5%.

Metalli Granulato di pneumatico

Char 550°C

Char 600°C

Char 680°C

ppm ppm ppm ppm Zn 19580 40640 25000 42660 Ni <50 50 93 50 Fe 1650 5475 5830 6310 Cr <25 45 53 30 Al 1010 10985 14350 12490 Cu 85 205 150 430 Hg 2.2 2.2 1.5 2,2 Pb 76 581 575 446 Cd 2 9.6 7.8 8.6

Analisi dei metalli presenti nel pneumatico alimentato e nei char prodotti

Metalli Granulato di pneumatico

Char 550°C Char 600°C Char 680°C Limiti normativi

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L Zn 0.31 < 0.5 < 0.5 < 0.5 0.5 Ni 0.165 0.354 0.512 0.276 2 Fe 0.022 0.06 0.028 0.04 2 Cr 0.178 0.005 0.013 0.014 0.2 Al 0.7 0.351 0.2 0.89 1 Cu 0.025 0.066 0.065 0.065 0.1 Hg < 0.005 0.003 0.003 0.001 0.005 Pb 0.02 0.046 0.01 0.032 0.2 Cd 0.0005 0.0005 0.014 0.0005 0.02

Test di cessione sullo pneumatico alimentato e sui char prodotti

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

500 550 600 650 700Temperatura (°C)

(kg

gas/

kg a

limen

tato

)

H2S H2 O2 CO CO2 CH4 CH3-CH3 CH2=CH2 C3+

T (°C) H2S H2 O2 CO CO2 CH4 CH3-CH3 CH2=CH2 C3+ Totale

550 0.08 0.49 0.01 0.10 0.21 0.22 0.17 0.16 0.95 2.39 600 0.21 1.40 0.09 0.31 0.7 1.11 0.67 0.67 3.12 8.16 680 0.22 1.13 0.01 0.52 0.69 2.45 1.02 1.32 3.39 10.75

Composizione percentuale di gas per kg di alimentazione

550 °C

600 °C

680°C Elementi

Gas Olio Gas Olio Gas Olio C % 56.50 85.62 59.94 87.82 65.96% 87.35 H % 31.20 11.55 29.14 9.42 24.55% 10.01 O % 9.02 0.44 8.45 0.55 7.52% 0.65 S % 3.29 2.40 2.46 2,21 1.97% 1.99

P.C.S. (kcal/Nm3) 5268 10705 5732 10148 6938 10304 Analisi elementare del gas e dell’olio e relativi poteri calorifici superiori

Nel gas il contenuto di carbonio aumenta con la temperatura, menNel gas il contenuto di carbonio aumenta con la temperatura, mentre tre ll’’idrogeno diminuisce; la percentuale di ossigeno si mantiene pratidrogeno diminuisce; la percentuale di ossigeno si mantiene praticamente icamente costante. Un aumento della temperatura favorisce quindi, a paritcostante. Un aumento della temperatura favorisce quindi, a paritàà di altri di altri fattori, le reazioni secondarie della frazione volatile, determifattori, le reazioni secondarie della frazione volatile, determinando cosnando cosììuna maggiore quantituna maggiore quantitàà di incondensabili.di incondensabili.

I componenti presenti in quantitI componenti presenti in quantitàà significativa nella frazione liquida sono significativa nella frazione liquida sono risultati essere benzene, toluene, 2risultati essere benzene, toluene, 2--etiletil--esene, 2esene, 2--ottene, ciclopentanone, 2ottene, ciclopentanone, 2--etiletil--butanolo, 2butanolo, 2--etiletil--etanolo, fenolo, xilene e idrocarburi aromatici.etanolo, fenolo, xilene e idrocarburi aromatici.

RiassumendoRiassumendo

LL’’applicazione del processo di pirolisi al granulato di pneumaticoapplicazione del processo di pirolisi al granulato di pneumatico porta alla produzione porta alla produzione di un residuo solido (di un residuo solido (charchar), di una frazione liquida (olio) e di un prodotto gassoso ), di una frazione liquida (olio) e di un prodotto gassoso (syngas).(syngas).

La temperatura di processo, nellLa temperatura di processo, nell’’intervallo esplorato nel corso della sperimentazione intervallo esplorato nel corso della sperimentazione (550(550--680680°°C), non influenza in modo sensibile la resa della reazione di voC), non influenza in modo sensibile la resa della reazione di volatilizzazione, latilizzazione, mentre influisce sulla distribuzione relativa della frazione volmentre influisce sulla distribuzione relativa della frazione volatile (liquidi e gas), la atile (liquidi e gas), la temperatura favorisce la produzione di gas a svantaggio della ptemperatura favorisce la produzione di gas a svantaggio della produzione di liquidi.roduzione di liquidi.

I prodotti ottenuti possiedono un elevato potere calorifico e poI prodotti ottenuti possiedono un elevato potere calorifico e possono essere sia ssono essere sia utilizzati per sostenere i costi di processo, sia, per quanto riutilizzati per sostenere i costi di processo, sia, per quanto riguarda il residuo solido e guarda il residuo solido e la frazione liquida, possono essere stoccati per una successiva la frazione liquida, possono essere stoccati per una successiva valorizzazione.valorizzazione.

LL’’olio, se usato come combustibile, presenta il vantaggio di una colio, se usato come combustibile, presenta il vantaggio di una combustione ombustione essenzialmente esente da ceneri, in quanto la quasi totalitessenzialmente esente da ceneri, in quanto la quasi totalitàà dei composti inorganici dei composti inorganici presenti nel granulato di pneumatico presenti nel granulato di pneumatico èè trattenuta nel residuo solido.trattenuta nel residuo solido.

Dato il suo elevato potere calorifico Dato il suo elevato potere calorifico èè possibile utilizzare il possibile utilizzare il charchar come combustibile tal come combustibile tal quale o in quale o in slurry slurry con acqua e/o olio.con acqua e/o olio.

CriticitCriticitàà del processo di pirolisi del pneumaticodel processo di pirolisi del pneumaticoValorizzazione delle frazioni prodotteValorizzazione delle frazioni prodotte

LiquidoLiquidoProdotto organico viscoso Prodotto organico viscoso

Colore marrone scuro , con odore di zolfoColore marrone scuro , con odore di zolfo

Instabile nel tempo con aumento del grado di polimerizzazioneInstabile nel tempo con aumento del grado di polimerizzazione

Potere calorifico simile a quello degli oli minerali ca 10.000 KPotere calorifico simile a quello degli oli minerali ca 10.000 Kcal/Kg cal/Kg

Contiene zolfo oltre al 2% piContiene zolfo oltre al 2% piùù delldell’’olio pesanteolio pesante

Elevato contenuto di ossigeno ordine del % (gli oli minerali coElevato contenuto di ossigeno ordine del % (gli oli minerali contengono ossigeno in ppm)ntengono ossigeno in ppm)

CharCharBuon combustibile (ca 8000 Kcal/kg)Buon combustibile (ca 8000 Kcal/kg)

Contiene zolfo oltre al 2% piContiene zolfo oltre al 2% piùù delldell’’olio pesanteolio pesante

Elevato contenuto in volatili (ca 10%)Elevato contenuto in volatili (ca 10%)

Con ulteriore processo si possono ottenere buoni carboni attiviCon ulteriore processo si possono ottenere buoni carboni attivi

Gas Gas Ricco di Ricco di HH22, CO, CO, CO, CO22, Metano, idrocarburi con pi, Metano, idrocarburi con piùù elevato peso molecolareelevato peso molecolare

Combustibile con potere calorifico da 5.000 a 7.000 Kcal/kg Combustibile con potere calorifico da 5.000 a 7.000 Kcal/kg

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiin fase di industrializzazionein fase di industrializzazioneIl recupero delle fibre di carbonio

il recupero delle fibre di carbonioil recupero delle fibre di carbonio

ObiettiviObiettivi::

Sviluppo e messa a punto di un processo di recupero di fibre di Sviluppo e messa a punto di un processo di recupero di fibre di carbonio contenute negli scarti di lavorazione dei compositi in carbonio contenute negli scarti di lavorazione dei compositi in resina epossidica rinforzata con fibre di carbonio.resina epossidica rinforzata con fibre di carbonio.

Realizzazione di un impianto pilota di pirolisi ed upgrading batRealizzazione di un impianto pilota di pirolisi ed upgrading batch.ch.

Qualificazione delle fibre recuperate.Qualificazione delle fibre recuperate.

FinanziamentoFinanziamento:1.000.000 :1.000.000 €€ da POPda POP--FESR 1994FESR 1994--99 Regione Basilicata 99 Regione Basilicata --e Intesa di programma ENEAe Intesa di programma ENEA--MIURMIUR

Partner cofinanziatorePartner cofinanziatore: Karborek srl: Karborek srl


materiali di partenzamateriali di partenza

prodottiprodotti

manufatti e semilavoratimanufatti e semilavorati


La taglia dLa taglia d’’impianto valutata impianto valutata èè pari a 1000 t/anno che permette il recupero pari a 1000 t/anno che permette il recupero di 550 t/anno di fibre di carbonio.di 550 t/anno di fibre di carbonio.

Investimento: 5 MInvestimento: 5 M€€..

Luogo di realizzazione: Martignano (LE).Luogo di realizzazione: Martignano (LE).

Organico per la gestione dellOrganico per la gestione dell’’attivitattivitàà industriale: ca. 30 unitindustriale: ca. 30 unitàà..

Realizzazione industriale: Realizzazione industriale: Karborek.Karborek.

Impianto industriale per il recuperodelle fibre di carbonio

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiin fase di industrializzazionein fase di industrializzazioneLa produzione di carboni attivi e gas di sintesi da materiali di rifiuto mediantepirolisi e steam reforming

la produzione di carboni attivi e gas di sintesila produzione di carboni attivi e gas di sintesi

ObiettiviObiettivi::

Sviluppo di un processo di pirolisi e steam reforming. Sviluppo di un processo di pirolisi e steam reforming. Realizzazione di un impianto pilota per il trattamento di Realizzazione di un impianto pilota per il trattamento di selezionate tipologie di materiali da rifiuto e/o scarti di selezionate tipologie di materiali da rifiuto e/o scarti di lavorazione. Produzione di carboni attivi e gas ricco in Hlavorazione. Produzione di carboni attivi e gas ricco in H22 e CO.e CO.

Costo investimento globaleCosto investimento globale:: 2 M2 M€€ cofinanziamento MIUR 60% ca.cofinanziamento MIUR 60% ca.

PartnerPartner:: SICAV, SocietSICAV, Societàà Italiana Carboni Attivi Vegetali srl.Italiana Carboni Attivi Vegetali srl.

la produzione di carboni attivi e gas di sintesi la produzione di carboni attivi e gas di sintesi

Sperimentazione

pneumaticipneumaticiscarti di legno di piopposcarti di legno di pioppogusci di noci di palmagusci di noci di palma

dolomitedolomiteolivina nichelataolivina nichelata

CATALIZZATORIMATERIALI TRATTATI

a basso costo per lo steam reforminga basso costo per lo steam reforming

nichel su calcio alluminatonichel su calcio alluminato

HH22 4040--60% v/v60% v/vCOCO 1010--20% v/v20% v/vCOCO22 55--20% v/v20% v/vCHCH44 77--18% v/v18% v/v

industriale a base di nichel industriale a base di nichel

CARBONI ATTIVICARBONI ATTIVI

SYNGASSYNGAS


materiali di partenzamateriali di partenza

prodottiprodotti


MaterialeMateriale Numero di iodioNumero di iodio(mg/g)(mg/g)

DensitDensitàà(g/L)(g/L)

Tempi di attivazioneTempi di attivazione(h)(h)

PneumaticoPneumatico 800800 0,320,32 4,54,5

Gusci di noci di Gusci di noci di palmapalma 850850 0,210,21 11

Legno di pioppoLegno di pioppo 880880 0,20,2 < 1< 1

QUALITÀ DEI CARBONI OTTENUTI CON LE PROVE

N. di I. di carboni commerciali: 800 mg/gN. di I. di carboni commerciali: 800 mg/g

Risultati


MaterialeMateriale ProcessoProcesso HH22(% v/v)(% v/v)

COCO(% v/v)(% v/v)

COCO22(% v/v)(% v/v)

CHCH44(% v/v)(% v/v)

CC22 ins.ins.(% v/v)(% v/v)

CC22HH66(% v/v)(% v/v)

GassificazioneGassificazione 53,4453,44 5,915,91 3,253,25 30,1730,17 6,906,90 0,330,33

pneumaticopneumaticoSteam reformingSteam reforming 73,3973,39 18,2618,26 0,880,88 6,596,59 0,720,72 0,160,16

GassificazioneGassificazione 52,2152,21 18,4218,42 23,0823,08 5,035,03 1,211,21 0,070,07

pioppopioppoSteam reformingSteam reforming 62,5362,53 12,2212,22 24,6924,69 0,490,49 0,610,61 0,070,07

GassificazioneGassificazione 45,7445,74 24,2024,20 17,9617,96 10,2810,28 1,731,73 0,090,09gusci di gusci di palmapalma

Steam reformingSteam reforming 57,8657,86 17,1817,18 21,3521,35 3,113,11 0,450,45 0,060,06

GAS PRODOTTO NEI PROCESSIGAS PRODOTTO NEI PROCESSI

Risultati


2,3Kgchar_2Kg/h vapore

2,3Kgchar_0,4Kg/hvapore4,6Kgchar_0,4Kg/hvapore

Diagrammi in funzione del tempo di attivazione eDiagrammi in funzione del tempo di attivazione edel rapporto di alimentazione vapore/char per gli pneumaticidel rapporto di alimentazione vapore/char per gli pneumatici

RisultatiCONFRONTO AREE SUPERFICIALI


Taglia dTaglia d’’impianto: 1000 kg/h per 7000 t/anno di pneumatico.impianto: 1000 kg/h per 7000 t/anno di pneumatico.

Produzione di carboni: 900 t/anno.Produzione di carboni: 900 t/anno.

Energia elettrica prodotta: 18000 MWh.Energia elettrica prodotta: 18000 MWh.

Recupero di materiale: 13% in massa.Recupero di materiale: 13% in massa.

Recupero energetico: 37%. Investimento: ca. 9 MRecupero energetico: 37%. Investimento: ca. 9 M€€ e ritorno dei costi in 5 e ritorno dei costi in 5 -- 6 anni.6 anni.

Organico per la gestione dellOrganico per la gestione dell’’attivitattivitàà industriale: ca.12 unitindustriale: ca.12 unitàà..

Realizzazione industriale: SICAV, SocietRealizzazione industriale: SICAV, Societàà Italiana Carboni Attivi Vegetali srl.Italiana Carboni Attivi Vegetali srl.

Ipotesi di impianto industriale per la produzione di carboni e gas da pneumatici

alimentazionealimentazionealimentazione reazionereazionereazione attivazioneattivazioneattivazione

purificazione syngas

purificazione purificazione syngassyngas

recupero energia

recupero recupero energiaenergia

purificazione char

purificazione purificazione charchar

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiSviluppo di tecnologie per la valorizzazione chimica ed energetica dei rifiuti urbani ed industriali

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiuti

Progetto “Sviluppo di tecnologie per la valorizzazione chimica ed energetica dei rifiuti urbani ed industriali”

Durata: 36 mesi Durata: 36 mesi

Importo economico: 1,3 Milioni di Importo economico: 1,3 Milioni di €€ per ENEA (ENE per 50%, STP per 25%, e per ENEA (ENE per 50%, STP per 25%, e TESE per 25%) TESE per 25%)

Cofinanziamento MIUR Cofinanziamento MIUR -- (Legge 297)(Legge 297)

Partner ENEA: Tecnoparco Val Basento SpA, Ansaldo Ricerche, PolPartner ENEA: Tecnoparco Val Basento SpA, Ansaldo Ricerche, Politecnico di itecnico di Torino e di Milano, II UniversitTorino e di Milano, II Universitàà di Napoli, II Universitdi Napoli, II Universitàà di Roma, SO.ME.CO. Srldi Roma, SO.ME.CO. Srl


Progetto “Sviluppo di tecnologie per la valorizzazione chimica ed energetica dei rifiuti urbani ed industriali” (Legge 297)

Schema di processo

CDR, CDR, biomassebiomasse

Trattamento Trattamento termicotermico

Separazione Separazione TARTAR

Reazione shiftReazione shift Produzione Produzione idrogenoidrogeno

Produzione di Produzione di metanolo in metanolo in laboratoriolaboratorio

Caratterizzazione Caratterizzazione ed indicazione di ed indicazione di

uso chimicouso chimico


Progetto “Sviluppo di tecnologie per la valorizzazione chimica ed energetica dei rifiuti urbani ed industriali” (Legge 297)

VALORIZZAZIONE DEI TAR

Messa a punto della analitica necessaria alla caratterizzazione Messa a punto della analitica necessaria alla caratterizzazione dei tardei tar

Valorizzazione dei tar in biodisel come combustibiliValorizzazione dei tar in biodisel come combustibili

Termovalorizzazione dei tar per produzione gas combustibiliTermovalorizzazione dei tar per produzione gas combustibili

Le tecnologie di trattamento rifiuti e Le tecnologie di trattamento rifiuti e refluirefluiI progetti futuri

i progetti futurii progetti futuri

Progetto di ricerca a supporto della realizzazione Progetto di ricerca a supporto della realizzazione industriale del riciclo delle fibre di carbonioindustriale del riciclo delle fibre di carbonio

Ottimizzazione del processo e della tecnologia.Ottimizzazione del processo e della tecnologia.

Individuazione e sperimentazione dei campi di uso e Individuazione e sperimentazione dei campi di uso e qualificazione delle fibre recuperate.qualificazione delle fibre recuperate.

•• Costo totale: 4 MCosto totale: 4 M€€ cofinanziato dal MIUR.cofinanziato dal MIUR.•• Partner: Alenia, Boeing, Karborek, Cytec.Partner: Alenia, Boeing, Karborek, Cytec.

Composite Recycling ProjectAlenia / BoeingAlenia / BoeingAmerica R&D Technology InitiativeAmerica R&D Technology Initiative


Gassificazione degli pneumatici a fine vita per la Gassificazione degli pneumatici a fine vita per la produzione di materiali ceramici ad alto valore aggiuntoproduzione di materiali ceramici ad alto valore aggiunto

Sviluppo di un processo ad alta temperatura per la gassificazionSviluppo di un processo ad alta temperatura per la gassificazione dei rifiuti, la e dei rifiuti, la riduzione del char di pirolisi e la sintesi di polveri ceramicheriduzione del char di pirolisi e la sintesi di polveri ceramiche..

Applicazione del processo a specifiche tipologie di rifiuto (pneApplicazione del processo a specifiche tipologie di rifiuto (pneumatici fuori uso umatici fuori uso e rifiuti di vetro) utilizzati come fonti di carbonio e silicioe rifiuti di vetro) utilizzati come fonti di carbonio e silicio per la produzione di per la produzione di materiali ad alto valore aggiunto (carburo di silicio, SiC).materiali ad alto valore aggiunto (carburo di silicio, SiC).

Valutazione della sostenibilitValutazione della sostenibilitàà del processo di recupero del rifiuto e di del processo di recupero del rifiuto e di riciclaggio del prodotto.riciclaggio del prodotto.

Realizzazione ed esercizio di un impianto pilota dimostrativo.Realizzazione ed esercizio di un impianto pilota dimostrativo.

•• Costo totale: 5.0 MCosto totale: 5.0 M€€..

•• Partner: Pirelli ambiente, ETRA, Cometas Sicav, Elastarde, Febe Partner: Pirelli ambiente, ETRA, Cometas Sicav, Elastarde, Febe ecologica.ecologica.

•• Partner scientifici: RWTH, Tubitak MRC, IMEC.Partner scientifici: RWTH, Tubitak MRC, IMEC.

Progetto Tygre (VII P.Q.)


preparazionealimentazionepreparazionepreparazionealimentazionealimentazione

gassificazionegassificazionegassificazione

sintesiceramica

sintesisintesiceramicaceramica

preparazionemanufatto

preparazionepreparazionemanufattomanufatto

trattamento gastrattamento gastrattamento gas produzione di energia

produzione di produzione di energiaenergia

Schema di processo combinato di gassificazione e valorizzazione Schema di processo combinato di gassificazione e valorizzazione dei residuidei residui

Progetto Tygre (VII P.Q.)

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiSpinSpin--off di Ricercaoff di RicercaTrasformazione energetica di biomassee rifiuti per la microgenerazionee generazione distribuita


la progettazione, realizzazione e commercializzazione di impiantla progettazione, realizzazione e commercializzazione di impianti i ““chiavi chiavi in manoin mano”” di trasformazione energetica di biomasse e rifiuti per la di trasformazione energetica di biomasse e rifiuti per la microgenerazione e generazione distribuita.microgenerazione e generazione distribuita.

Progetto cofinanziato dalla Regione Basilicata.Progetto cofinanziato dalla Regione Basilicata.(BUR n. 52 (BUR n. 52 -- 1/9/06: avviso 1/9/06: avviso pubblico 01/06 e succ. mod. pubblico 01/06 e succ. mod. ““Incentivi alla nuova imprenditorialitIncentivi alla nuova imprenditorialitàà nel campo nel campo della ricerca, dello sviluppo tecnologico e delldella ricerca, dello sviluppo tecnologico e dell’’innovazione in Basilicatainnovazione in Basilicata””))

SERI srl ha sede presso Rotondella (MT).SERI srl ha sede presso Rotondella (MT).

La SocietLa Societàà Energie Rinnovabili Italiana Srl (SERI srl) nasce nel 2007 da Energie Rinnovabili Italiana Srl (SERI srl) nasce nel 2007 da un progetto di spinun progetto di spin--off di ricerca ad opera delloff di ricerca ad opera dell’’ing. D. Matera delling. D. Matera dell’’ENEA ENEA e propone:e propone:


Gli impianti sono costituiti da una unitGli impianti sono costituiti da una unitàà di alimentazione, una unitdi alimentazione, una unitàà di di gassificazione ed una unitgassificazione ed una unitàà di trattamento gas. La tecnologia sviluppata si di trattamento gas. La tecnologia sviluppata si basa sulla tecnologia dei letti fissi tipo basa sulla tecnologia dei letti fissi tipo downdown--draftdraft..Tale tipologia garantisce discrete efficienze e ottime caratteriTale tipologia garantisce discrete efficienze e ottime caratteristiche del gas stiche del gas prodotto. Gli impianti base hanno elevata efficienza di conversiprodotto. Gli impianti base hanno elevata efficienza di conversione, di one, di cleaningcleaning del gas e di automazione. del gas e di automazione.

MODELLOMODELLOPortata Portata termicatermica

kWkWtt

Portata Portata residuoresiduo

kg/hkg/h

Efficienza Efficienza lordalorda

%%

Potenza Potenza elettrica elettrica

lorda kWlorda kWee

DisponibilitDisponibilitààh/annoh/anno

Consumo Consumo annuoannuot/annot/anno

Produzione Produzione annuaannua

MWh/annoMWh/anno

GAGA--5050 150150 36,936,9 2323 34,534,5 50005000 184,3184,3 172,5172,5

GAGA--150150 600600 147,4147,4 2424 144144 50005000 737,1737,1 720720

GAGA--300300 12001200 300,0300,0 2525 300300 50005000 1500,01500,0 15001500

Le taglie di impianto che SERI srl propone a piccole e medie indLe taglie di impianto che SERI srl propone a piccole e medie industrie per la ustrie per la autoproduzione di energia e calore sono riportate nella seguenteautoproduzione di energia e calore sono riportate nella seguente tabella:tabella:


La SERI srl sta realizzando un La SERI srl sta realizzando un ““primo impianto dimostrativoprimo impianto dimostrativo””di taglia pari a 150 kWdi taglia pari a 150 kWtt

biomasse e rifiutibiomassbiomasse e rifiutie e rifiuti

ariaO2 / H2O

ariaariaOO2 2 / H/ H22OO

elettricitàcalore

elettricitelettricitààcalorecalore

sintesisintesisintesi

idrogenoidrogenoidrogeno

pretrattamentopretrattamentopretrattamento

gassificazionegassificazionegassificazione

usi finaliusi finaliusi finali

gas prodotto

gas gas prodottoprodotto

trattamento gas

trattamento trattamento gasgas

Composizione volumica %Composizione volumica % Potere calorifico kJ/NmPotere calorifico kJ/Nm33

TestTest HH22 OO22 NN22 CHCH44 COCO COCO22 sup.sup. inf.inf.

Basso caricoBasso carico 13,613,6 1,61,6 50,050,0 1,61,6 15,015,0 18,218,2 4262,14262,1 3933,43933,4

Medio caricoMedio carico 14,214,2 1,71,7 49,149,1 1,41,4 18,218,2 15,415,4 4667,64667,6 4333,04333,0

Alto caricoAlto carico 16,216,2 1,51,5 47,847,8 1,91,9 18,818,8 13,913,9 5201,55201,5 4807,84807,8

Il destino dei prodotti dei processi di Il destino dei prodotti dei processi di termovalorizzazionetermovalorizzazione

Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiStudio commissionato da partner privatoStudio commissionato da partner privatoLa gassificazione di CDR per produrre gas combustibile ed aumentare la resa energetica di un impianto di termotrattamento di rifiuti

la gassificazione di CDRla gassificazione di CDR

H2

COCO2CH4C2 ins

H2COCO2CH4C2 ins

Confronto concentrazione a regime di HConfronto concentrazione a regime di H22, CO, CO, CO, CO22 e CHe CH44

a diverse temperature e a diversi rapporti di alimentazionea diverse temperature e a diversi rapporti di alimentazione

COMPOSIZIONE VS. TEMPERATURA


Confronto concentrazione a regime di HConfronto concentrazione a regime di H22, CO, CO, CO, CO22 e CHe CH44

a diverse temperature e a diverso agente gassificantea diverse temperature e a diverso agente gassificante

COMPOSIZIONE VS. TEMPERATURA


Influenza del tempo di permanenza della fase solida nel reattoreInfluenza del tempo di permanenza della fase solida nel reattore sulla sulla composizione della fase gassosa in funzione dellcomposizione della fase gassosa in funzione dell’’agente gassificanteagente gassificante

VARIAZIONE DEL TEMPO DI RESIDENZA DEL SOLIDO

ARIA T=950°C VAPORE T=950°C


Linee di attività

preparazione dell’alimentazione

preparazione preparazione delldell’’alimentazionealimentazione gassificazionegassificazionegassificazione

purificazione e filtrazione del

syngas

purificazione e purificazione e filtrazione del filtrazione del

syngassyngas

attivazione e produzione

carboni attivi

attivazione e attivazione e produzione produzione

carboni attivicarboni attivi

sintesi e produzione del

carburo di silicio

sintesi e sintesi e produzione del produzione del

carburo di siliciocarburo di silicio

arricchimento syngas in H2

arricchimento arricchimento syngas in Hsyngas in H22

qualificazione gasalimentazione in motori e turbine

qualificazione gasqualificazione gasalimentazione in alimentazione in motori e turbinemotori e turbine

trattamento gas per combustibili

liquidi

trattamento gas trattamento gas per combustibili per combustibili

liquidiliquidi

separazione produzione idrogeno

separazione separazione produzione produzione idrogenoidrogeno

qualificazione gasalimentazione in

cella a combustibile

qualificazione gasqualificazione gasalimentazione in alimentazione in

cella a cella a combustibilecombustibile

da realizzareda realizzareda realizzare

realizzatarealizzatarealizzata

syngassyngas

charchar

charchar

I processi e le tecnologie di trattamento I processi e le tecnologie di trattamento rifiutirifiutiLa pirolisi del pneumatico e del Car Fluff


Le tecnologie di trattamento rifiutiLe tecnologie di trattamento rifiutiLa pirolisi del car-fluff


CarCar--flufffluff: frazione leggera non metallica ottenuta come residuo : frazione leggera non metallica ottenuta come residuo dalla operazione di triturazione degli autoveicoli (25% in pesodalla operazione di triturazione degli autoveicoli (25% in peso del del materiale originale)materiale originale)..

Le previsioni indicano un aumento del numero di veicoli a fine Le previsioni indicano un aumento del numero di veicoli a fine vita da 8 M. nel 1996 a quasi 11 M. per l'anno 2015. vita da 8 M. nel 1996 a quasi 11 M. per l'anno 2015. La percentuale di frazione di plastica utilizzata per la costruzLa percentuale di frazione di plastica utilizzata per la costruzione ione di un autoveicolo sta aumentando di giorno in giorno.di un autoveicolo sta aumentando di giorno in giorno.

Tipica composizione dell’ASR in impianti in Italia

Inerti (vetro, sabbia, ecc.) 35 %

Fibre tessili 25 %

Rame 20 %

Plastiche 20 %

Per il Car fluff la pratica utilizzata ancora oggi Per il Car fluff la pratica utilizzata ancora oggi èè lo lo smaltimento in discarica.smaltimento in discarica.

Quindi si hanno le seguenti problematiche:Quindi si hanno le seguenti problematiche:

Bassa densitBassa densitàà del materialedel materiale

difficoltdifficoltàà di compattamentodi compattamento

elevato volume occupatoelevato volume occupato

Potere calorifico elevato con elevato pericolo di incendioPotere calorifico elevato con elevato pericolo di incendio

Characteristics of ASR L.C.V. [kJ/kg] 17371.9water [%] 14.9ash (550°C) [%] 37.1comb. fraction [%] 48Carbon (C) [%] 37.2Sulfur (S) [%] 0.4Nitrogen (N) [%] 2.1Oxygen (O) [%] 1.5Hydrogen (H) [%] 4.8Chlorine (Cl) [%] 2

Metals detected in ASR samplesMetal ASR I

(%w) ASR II (%w)

ASR III (%w)

ASR IV (%w)

Zn 0,425 0,445 0,655 0,485 Ni 0,015 0,01 0,01 0,01 Fe 2,36 2,46 2,7 2,4 Cr 0,015 0,015 0,02 0,015 Al 3,68 4,88 1,98 0,62 Cu 1,16 2,18 2,1 0,72 Hg 0,0004 0,0003 0,0003 0,0002 Pb 0,3475 0,298 0,324 0,318 Cd 0,004 0,003 0,007 0,004

Elevato contenuto di ceneriElevato contenuto di ceneri

Contenuto in cloro uguale al 2%Contenuto in cloro uguale al 2%

Metalli come alluminio, rame, ferro sono presenti in elevate quMetalli come alluminio, rame, ferro sono presenti in elevate quantitantitàà

Grande eterogeneitGrande eterogeneitàà del materiale esaminato e dei metalli in esso del materiale esaminato e dei metalli in esso contenuti contenuti

Process parameter values

Pressure 300 mm w.c. (over atm)

Solid residence time 40 min

Gas residence time 10-15 sec.

granulometry < 1 cm

Temperature 550-680°C

Theorical feed rate 4.8 kg/h

Le prove sono state svolte a costante pressione, tempo di Le prove sono state svolte a costante pressione, tempo di

residenza e la granulometria del materiale e a temperatura di residenza e la granulometria del materiale e a temperatura di

processo variabile tra 550 a 680 processo variabile tra 550 a 680 °°C. C.

43,57

20,07

13,00

44,55

32,62

9,04

59,28

19,52

4,23

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Char

Oil

Gas

Prod

ucts

Yield (% w)

550600680

La resa in char aumenta man mano che la temperatura diminuisce. La resa in char aumenta man mano che la temperatura diminuisce.

La percentuale di produzione di gas aumenta con l'aumento della La percentuale di produzione di gas aumenta con l'aumento della temperatura di reazione, a scapito degli oli.temperatura di reazione, a scapito degli oli.

Elementary analysis of charFeed rate

Temp. C% H% N% S% Cl%

4.8 kg/h 680°C 21.49 0.94 0.55 1.46 0.88 6.8 kg/h 600°C 19.91 1.37 0.54 1.38 0.54 7 kg/h 550°C 41.46 3.86 1.09 1.11 0.96 G.C.V. 8823.56 kj/kg

Proximate analysis of char 680°C 600°C 550°C Humidity 0.50% 4.46% 7.21% Volatile matter 5.84% 11.90% 32.86% Fixed carbon 18.39% 17.76% 20.24% Ash 75.76% 70.36% 46.90%

La frazione volatile diminuisce La frazione volatile diminuisce al diminuire della temperatura.al diminuire della temperatura.

La percentuale di H decresce con lLa percentuale di H decresce con l’’aumento con laumento con l’’aumento della temperatura di aumento della temperatura di processo. processo.

La percentuale di carbonio rimane piLa percentuale di carbonio rimane piùù o meno costante allo meno costante all’’aumentare della temperatura aumentare della temperatura ma ma èè pipiùù elevata a pielevata a piùù bassa temperatura. Ciò bassa temperatura. Ciò èè spiegabile in funzione del diverso grado spiegabile in funzione del diverso grado di avanzamento della reazione di volatilizzazione.di avanzamento della reazione di volatilizzazione.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

540 640

Temperature (°C)

% w

CO2 O2 C3+ COH2 CH4 CH3-CH3 CH2=CH2

Il contenuto del Il contenuto del ll’’idrogeno nel syngas idrogeno nel syngas incrementa con incrementa con ll’’aumento della aumento della temperatura ma si temperatura ma si mantiene a valori mantiene a valori costanti a picostanti a piùù alte alte temperaturetemperature

Il syngas si arricchisce Il syngas si arricchisce in metano, etilene ed in metano, etilene ed etano, ecc. etano, ecc. allall’’aumentare della aumentare della temperatura.temperatura.

Andamento della composizione del syngas al variare della temperaAndamento della composizione del syngas al variare della temperaturatura

Syngas composition Temp. (°C)

CO2 (%w)

O2 (%w)

C3+ (%w)

CO (%w)

H2 (%w)

CH4 (%w)

CH3-CH3(%w)

CH2=CH2(%w)

Total(%w)

C.V. MJ/m3

550 2,99 0,02 0,004 0,27 0,26 0,27 0,20 0,17 4,18 19.25 600 5,06 0,01 0,76 0,70 0,53 0,74 0,56 0,64 9,03 22.66 680 4,90 0,03 0,20 1,52 0,48 2,17 0,89 2,04 13,03 30.41

La maggiore percentuale di COLa maggiore percentuale di CO22 nel syngas nel syngas èè dovuta alla dovuta alla decomposizione dei carbonati presenti nelle materie alimentate, decomposizione dei carbonati presenti nelle materie alimentate, aggiunto aggiunto durante la fase di fabbricazione, come materiale di riempimento durante la fase di fabbricazione, come materiale di riempimento e e trovato nei rifiuti da ASR. trovato nei rifiuti da ASR.

La percentuale della CO aumenta con la temperatura. La percentuale della CO aumenta con la temperatura. Il syngas prodotto ha un notevole potere calorifico e può essereIl syngas prodotto ha un notevole potere calorifico e può essere usato usato come combustibile.come combustibile.

Leaching Test conducted on Char obtained from ASR. Char Cr Fe Cu Zn Al Ni Cd Hg Pb

ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm 680 0.007 6.67 0.338 53.125 0.942 0.145 0.02 0.001 2.94 600 0.006 18.396 0.698 14.687 1.21 0.975 0.436 0.01 3.5 550 0.008 23.751 0.473 19.68 1.545 0.675 0.2 0.001 15.4

Leaching Test conducted on ASR. Element (ppm) Zn 168.5 Cr (VI) <0.05 Cu 0.31 Hg <0.01 Pb 9.6

Il char presenta un contenuto di ceneri quasi Il char presenta un contenuto di ceneri quasi

doppio rispetto al materiale di partenza. doppio rispetto al materiale di partenza.

La prova di lisciviazione da valori abbastanza simili La prova di lisciviazione da valori abbastanza simili

a quello di ASR: il char non a quello di ASR: il char non èè pipiùù pericoloso di ASR pericoloso di ASR

per il conferimento in discaricaper il conferimento in discarica

RiassumendoRiassumendo

Con la pirolisi, lCon la pirolisi, l’’ASR viene convertito in un residuo solido (char), un liquido (olASR viene convertito in un residuo solido (char), un liquido (olio) e io) e un syngas.un syngas.

La temperatura di processo ha effetto sulla distribuzione di queLa temperatura di processo ha effetto sulla distribuzione di questi tre prodotti. sti tre prodotti. Ad alta temperatura, fino a 680 Ad alta temperatura, fino a 680 °° C, si ha una completa conversione del materiale C, si ha una completa conversione del materiale con una produzione di syngas, favorita a scapito dellcon una produzione di syngas, favorita a scapito dell’’olio.olio.

L'utilizzo del syngas come combustibile sul posto può diminuire L'utilizzo del syngas come combustibile sul posto può diminuire il costo del il costo del processo. processo.

Il char contiene quasi tutte le ceneri (metalli pesanti) dellIl char contiene quasi tutte le ceneri (metalli pesanti) dell’’ASR, ma in un volume ASR, ma in un volume molto pimolto piùù ridotto, con una concentrazione di due volte (in peso) in confrridotto, con una concentrazione di due volte (in peso) in confronto al onto al materiale di partenza.materiale di partenza.

Il processo consente il recupero dei materiali (metalli) dal resIl processo consente il recupero dei materiali (metalli) dal residuo solido, ad es. i fili iduo solido, ad es. i fili di rame da impianti elettrici sono esenti da rivestimento in pladi rame da impianti elettrici sono esenti da rivestimento in plastica, puliti, facilmente stica, puliti, facilmente separabili e non attaccati dal processo. separabili e non attaccati dal processo.

Matter and/or Matter and/or Energy RecoveryEnergy Recovery: an : an ““Open WayOpen Way””

FUEL GAS

FUELS/CHEMICALS

ETHANOLCHEMICALS

CHEMICALS

FUELS

CHEMICALS

ACTIVE CARBON

FT/POLYMERISATION

CONVERSION

DISTILLATION

CATALITIC CRACKING UPGRADING

GASIFICATION

Ash

PYROLYSIS(GASIFICATION)

STEAM +CO2

REACTIVE

WASTE OIL

CHAR

SYNGAS

SYN

GA

S

Sviluppo tecnologico e gestione dei rifiuti · Processi di separazione e recupero di metalli...

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