Il contenimento delle emissioni nell’industria polimerica è indispensabile dato che la lavorazione di materie plastiche produce inevitabilmente una grande quantità di fumi nocivi per l’ambiente e per l’organismo umano. Come è noto, infatti, la loro combustione sprigiona nell’aria sostanze letali come le diossine.

La produzione di PVC

Prima di analizzare i sistemi di abbattimento delle emissioni è utile comprendere il processo produttivo che è alla base della produzione di molti polimeri, fra cui, ad esempio, il PVC.

Generalmente questi composti non vengono trasformati allo stato puro, ma miscelati con additivi che agiscono da stabilizzanti nei confronti dell’ossidazione, dei trattamenti termici, della degradazione ambientale dovuta alle radiazioni UV, o che ne modificano le proprietà meccaniche.

Dal punto di vista produttivo si possono distinguere varie fasi comuni ai vari processi di trasformazione di materie plastiche:

1. Lavorazione preparatoria del polimero, o masticazione
2. Mescola e formatura
3. Trasformazione: Vulcanizzazione e post-vulcanizzazione per gli elastomeri, estrusione, colata, stampaggio a compressione o a iniezione (polimeri, elastomeri) e termoformatura.

Stampaggio di materie plastiche

Il metodo più comune per produrre polimeri è lo stampaggio: fra le tecniche più diffuse troviamo la compressione, l’iniezione, l’estrusione e il soffiaggio. Lo stampaggio a iniezione è uno dei metodi di lavorazione più usati per la formatura dei materiali termoplastici: le moderne macchine a iniezione utilizzano un meccanismo a vite che consente di fondere la materia plastica e iniettarla in uno stampo (vedi figura sottostante).

Il vantaggio del metodo a vite rispetto a quello a pistone è che l’avanzamento della vite consente una fusione più omogenea della sostanza da iniettare. In ambito industriale questo processo è impiegato per la produzione di numerosissimi componenti in PVC e materia plastiche ad alta resistenza, quali valvole, pompe centrifughe, flange e tubazioni.

Emissioni nell’industria polimerica

Da un punto di vista delle emissioni, molte sono le sostanze nocive prodotte durante le varie fasi di produzione/lavorazione dei materiali polimerici: particolato (polveri fini) derivanti dalla dispersione della materia prima o dagli additivi impiegati nel processo, ma anche vapori e fumi oleosi (comunemente chiamate nebbie oleose, in conseguenza alla presenza di monomeri in operazioni di trasformazione a caldo, ad esempio in uscita dai forni di post vulcanizzazione/stampaggio gomma), COV, aldeidi, monomeri e vapori di pirolisi (TAR).

Per ridurre queste emissioni esistono diverse tecnologie classificate in base alla tabella seguente (i singoli processi di depurazione possono anche essere combinati tra loro in vario modo, al fine di ottenere il rispetto dei limiti previsti).

Il sistema di abbattimento sarà ovviamente diverso a seconda del processo impiegato, variando anche le sostanze inquinanti: ad esempio nei processi di combustione si darà la priorità all’abbattimento delle polveri e delle diossine, oltre i famosi COV.

Lungo il processo di produzione di alcuni monomeri sintetici (quali il polipropilene) si generano ad esempio emissioni che possono essere definite “vapori polimerici”. Si tratta di emissioni di nebbie oleose, piuttosto difficili da trattare in quanto cambiano le proprie caratteristiche fisiche in funzione della temperatura. In questo caso sarà necessario l’impiego di filtri speciali, detti a coalescenza.

Una tecnica per l’abbattimento spinto delle diossine consiste nel trattamento dei fumi con carbone attivo: nelle torri di lavaggio a secco o semi-secco si utilizza il carbone attivo (la diossina viene adsorbita nella matrice carboniosa) con un rendimento di abbattimento molto alto, compreso tra il 98% ed il 99.7%.

Nella figura sottostante è invece schematizzato un impianto di estrusione per la produzione di pellicole, in cui è evidenziata la parte del processo di trattamento aria per contenere le varie sostanze inquinanti. In questo esempio il sistema di abbattimento è definito “semi-secco”.

Sistema di abbattimento semi-secco

A differenza degli impianti detti “a secco”, negli impianti di questo tipo il reagente utilizzato è in sospensione acquosa concentrata. L’immissione di adsorbente si effettua separatamente a valle del reagente e prima del sistema di depolverazione, costituito da un filtro a maniche.

In generale è possibile identificare per questo tipo di impianti i seguenti elementi:

1. Cappe aspiranti, per ridurre la quantità di macro-inquinanti che entrano in circolo all’interno dei locali di produzione.
2. Filtri per eliminare le polveri sospese, quali filtri a maniche o filtri a tasche: queste apparecchiature sono impiegate per ridurre le concentrazioni di polveri emesse durante la produzione o il trattamento delle materie plastiche (o in entrata a successivo stadio di trattamento).
3. Filtri a coalescenza: per la separazione delle così dette “nebbie oleose” riscontrabili nei fumi che vengono captati presso le linee di estrusione e polimerizzazione.
4. Filtri a carboni attivi per il trattamento dei solventi o dei Composti Organici Volatili (COV).

Nello schema seguente a titolo di esempio sono riassunte le fasi produttive di alcuni materiali plastici (gomme) e i relativi sistemi di abbattimento in relazione alle varie sostanze nocive prodotte durante le fasi di produzione e lavorazione dei materiali.

Senza entrare nel dettaglio delle singole tecnologie depurative, è evidente che il problema del controllo e del monitoraggio è cruciale in questo tipo di impianti, sia per la pericolosità delle sostanze emesse sia per le stringenti normative che regolamentano la quantità di inquinanti immessa nell’atmosfera.

Fondamentale negli impianti per la lavorazione delle materie plastiche è anche la scelta di componenti adatti, come le valvole a farfalla per il trattamento dei fumi di ASV Stubbe, disponibili anche in grandi diametri.

FONTI:
www.pitfallsinmolding.com
Università di Parma – Dispense online di “Tecnologie di controllo delle emissioni atmosferiche”
www.isprambiente.gov.it