Pirolisi
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La pirolisi è un processo di decomposizione termochimica di materiali organici, ottenuto mediante l’applicazione di calore e in completa assenza di un agente ossidante (normalmente ossigeno). In pratica mentre riscaldando il materiale in presenza di ossigeno avviene una combustione che genera calore e produce composti gassosi ossidati, effettuando invece lo stesso riscaldamento in condizioni però di assenza totale di ossigeno il materiale subisce la scissione dei legami chimici originari con formazione di molecole più semplici. Il calore fornito nel processo di pirolisi viene quindi utilizzato per scindere i legami chimici, attuando quella che viene definita omolisi termicamente indotta. Tra i principali processi pirolitici sfruttati su larga scala spiccano il cracking industriale e il trattamento termico dei rifiuti. Prima del 1925 la pirolisi del legno costituì la fonte principale di metanolo.
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[modifica] Il processo chimico
La pirolisi implica una serie di reazioni radicaliche a catena. A titolo di esempio si illustra la pirolisi del pentano.
- Omolisi, il calore provoca una scissione omolitica con formazione di due radicali: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH2-CH2· + CH3-CH2·
- Propagazione, un radicale estrae un idrogeno da una molecola di pentano non scissa producendo un nuovo radicale: CH3CH2· + CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH3 + CH3-CH2-ĊH-CH2-CH3
- Terminazione, i prodotti finali vengono ottenuti quando due radicali reagiscono tra loro (si trascurano le reazioni che producono nuovamente pentano o composti che subiscono successivamente nuova pirolisi). Si può avere:
- Terminazione mediante accoppiamento (produzione di butano): CH3-CH2· + CH3-CH2· → CH3-CH2-CH2-CH3
- Terminazione mediante dismutazione (produzione di etano e di etilene): CH3-CH2· + CH3-CH2· → CH3-CH3 + CH2=CH2
[modifica] Trattamento dei rifiuti
La pirolisi dei rifiuti, utilizzando temperature comprese tra 400 e 800°C, converte il materiale dallo stato solido in prodotti liquidi (cosiddetto tar o olio di pirolisi) e/o gassosi (syngas), utilizzabili quali combustibili o quali materie prime destinate a successivi processi chimici. Il residuo carbonioso solido ottenuto può venire ulteriormente raffinato fornendo prodotti quali ad esempio il carbone attivo. I prodotti della pirolisi sono sia gassosi, sia liquidi, sia solidi, in proporzioni che dipendono dai metodi di pirolisi (pirolisi veloce, lenta, o convenzionale) e dai parametri di reazione. Un pirolizzatore si differenzia da un gassificatore in quanto lavorando in assenza di ossigeno (spesso si sfrutta un flusso caldo di un gas inerte quale l'azoto) attua la pirolisi propriamente detta, mentre un gassificatore in realtà lavorando in presenza di piccole quantità di ossigeno realizza anche una parziale ossidazione e come tecnologia rappresenta una via di mezzo tra l'inceneritore e il pirolizzatore.
Uno dei maggiori problemi legati alla produzione di energia basata sui prodotti della pirolisi è la qualità di detti prodotti, che non ha ancora raggiunto un livello sufficientemente adeguato con riferimento alle applicazioni, sia con turbine a gas sia con motori diesel. In prospettiva, anche con riferimento alle taglie degli impianti, i cicli combinati ad olio pirolitico appaiono i più promettenti, soprattutto in impianti di grande taglia, mentre motori a ciclo diesel, utilizzanti prodotti di pirolisi, sembrano più adatti ad impianti di piccola potenzialità.
La pirolisi diretta viene generalmente attuata in apparecchiature (caldaie) in cui avviene anche lo scambio di calore tra i gas di combustione ed i fluidi di processo (acqua, olio diatermico, ecc.). La combustione di prodotti e residui agricoli si attua con buoni rendimenti, se si utilizzano come combustibili sostanze ricche di glucidi strutturati (cellulosa e lignina) e con contenuti di acqua inferiori al 35%. I prodotti utilizzabili a tale scopo sono i seguenti:
- legname in tutte le sue forme;
- paglie di cereali;
- residui di raccolta di legumi secchi;
- residui di piante oleaginose (ricino, cartamo, ecc.);
- residui di piante da fibra tessile (cotone, canapa, ecc.);
- residui legnosi di potatura di piante da frutto e di piante forestali;
- residui dell’industria agro-alimentare
Le caldaie a letto fluido rappresentano la tecnologia più sofisticata e dispendiosa che sta ricevendo, però, notevoli attenzioni; infatti essa permette il conseguimento di numerosi vantaggi quali la riduzione degli inquinanti e l’elevato rendimento di combustione.
Esistono molte tecnologie particolari: il sistema Thermofuel®, ad esempio, permette di ottenere, a partire dalla plastica, diesel sintetico attraverso pirolisi condotta a temperature più basse (370-420 °C).[1] La pirolisi può essere anche utilizzata come parte integrante di altri processi quali il trattamento meccanico-biologico e la digestione anaerobica.[2]
[modifica] Voci correlate
[modifica] Collegamenti esterni
- Esempio di impianto pirolitico per il trattamento dei rifiuti
- (EN) Pyrolysis and Gasification Factsheet
[modifica] Note
- ^ Panoramica sul Thermofuel
- ^ A.T. Marshall, J.M. Morris, A Watery Solution and Sustainable Energy Parks Chartered Institute of Wastes Management (2006)
