venerdì, 15 Gennaio, 2021

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Biofiltrazione: pulire l’aria in modo ecologico ed economico

La biofiltrazione è una tecnologia naturale con cui i microorganismi provvedono alla rimozione degli inquinanti presenti nell’aria. Ecco come funziona

La biofiltrazione è una tecnica di rimozione degli inquinanti che ha il vantaggio di essere semplice, economica e naturale. Viene usata per il trattamento dei composti organici volatili (VOC) odorigeni e/o nocivi presenti nell’aria. Essa si basa sul processo di degradazione aerobica mediante microorganismi che decompongono i composti presenti nella corrente per trarne nutrimento.

Caratteristiche di un impianto di biofiltrazione

L’elemento chiave del processo è il biofiltro, un letto fisso di terreno contenente sali minerali necessari per i microorganismi. Sono poi necessari:

  • un sistema soffiante, per immettere la corrente gassosa;
  • un sistema di distribuzione del gas;
  • uno o più umidificatori o sistemi di irrigazione, per evitare l’essiccazione del biofiltro.
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In impianti di biofiltrazione più complessi sono presenti anche scambiatori di calore per mantenere il gas alla temperatura ottimale. L’impianto è costituito da una vasca in materiale metallico ad elevata superficie, nella quale si trova il biofiltro. Al di sotto di esso è presente una camera per la distribuzione uniforme dell’aria. Il biofiltro può essere ottenuto da materiali bioattivi (suolo, legno, compost…) oppure da materiali inerti (silice, carboni attivi…). Nel secondo caso vanno inseriti sia nutrienti che microorganismi, ma si evitano erosioni chimiche e meccaniche. I materiali naturali, infatti, vengono degradati facilmente dai microorganismi, che si cibano di essi.

Come avviene la biofiltrazione

I microorganismi, grazie all’umidità, sono ancorati al biofiltro e formano un layer viscoso biologico. Gli inquinanti dispersi nella corrente gassosa vengono adsorbiti dai siti attivi del biofiltro e assorbiti dall’umidità. A questo punto, gli inquinanti migrano verso i microorganismi, che li “distruggono” ossidandoli. Affinché il processo avvenga in maniera efficace è necessario controllare diversi aspetti. Per prima cosa, occorre selezionare biofiltri che abbiano elevate quantità di nutrienti e di ossigeno.

Anche la temperatura è un parametro importante, perché valori errati portano alla morte o alla riduzione di attività dei microorganismi. Lo stesso vale per il pH, che deve essere neutro per permettere la vita dei microorganismi. Poiché la biofiltrazione produce composti acidi è quindi necessario bilanciare integrando composti che in acqua formino delle basi. La velocità del gas va invece mantenuta inferiore a 1 m/s per evitare vie preferenziali che impedirebbero la degradazione ottimale.

I limiti della biofiltrazione

La biofiltrazione è una tecnica semplice ma adatta solo a grosse portate di aria con bassa concentrazione di inquinanti. Nel caso in cui sia necessario trattare concentrazioni più elevate, si deve perciò ricorrere a soluzioni più avanzate. Le operazioni di manutenzione devono essere effettuate spesso per assicurarsi che temperatura, umidità e velocità dell’aria rispettino i valori ottimali. Per il controllo dei sistemi meccanici, come ventilatori e irrigatori, sono necessarie operazioni di pulizia anche settimanali.

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Inoltre, quando si utilizza per la prima volta il biofiltro è necessario un tempo di acclimatamento per i microorganismi. Va poi considerato che la durata del materiale filtrante è molto ridotta, in genere due o tre anni. Ed esistono casi in cui non si arriva neppure ad un anno, per cui la biofiltrazione non risulta conveniente. Il deterioramento può essere dovuto ad errate concentrazioni di gas o condizioni di esercizio, o a un dimensionamento non corretto. 

I vantaggi del processo

La biofiltrazione è una tecnica con basso impatto ambientale e ridotti consumi energetici, che permettono efficienze fino al 90%. Inoltre, a parità di portate e concentrazioni, questa tecnologia è quella con i più bassi costi di impianto e manutenzione. Le applicazioni più tipiche del processo riguardano il trattamento dei rifiuti, la cui materia organica contiene sostanze odorigene. Ma a livello europeo esistono molte altre applicazioni industriali che usano la biofiltrazione per eliminare gli odori sgradevoli. Pensiamo ad esempio alla depurazione di acque e fanghi ma anche alle industrie alimentari, petrolchimiche o cartarie. E si arriva fino alle applicazioni civili, per esempio per canne fumarie per l’eliminazione dei gas da ambienti di cottura.

Biofiltro e scrubber

Alcune applicazioni prevedono l’accoppiamento del sistema di biofiltrazione con uno scrubber. Esso  riduce la concentrazione degli inquinanti prima dell’ingresso nel biofiltro ed è in grado di trattare diversi tipi di sostanze. Questo abbinamento consente di ottenere ulteriori vantaggi. Lo scrubber, infatti, ha perdite di carico ridotte e di conseguenza non richiede spese energetiche ed economiche elevate. Il sistema di biofiltrazione serve solo a completare la degradazione, per cui si riducono i tempi di sostituzione della biomassa. Si tratta quindi di un’ottima soluzione per abbattere gli odori, senza consumare troppa energia e senza causare effetti pericolosi sull’ambiente.

Articolo a cura di Maria Chiara CAVUOTO

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  • Air pollution control technology handbook – K. B. Schnelle, C. A. Brown – CRC press
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