Sistemi di scrubbing

Sistemi di lavaggio: Principi di funzionamento

I depuratori sono diventati una tecnologia importante e consolidata nel settore marittimo dopo l'introduzione nel 2015 delle zone ECA per le emissioni di SOx in Europa e in Nord America.

Come funzionano?

I flussi di gas di scarico vengono fatti passare all'interno dello scrubber, dove è presente un materiale di lavaggio alcalino per neutralizzare la natura acida dei gas e rimuovere il particolato dallo scarico.

Il materiale di lavaggio usato viene quindi raccolto con l'acqua di lavaggio, che può essere immagazzinata o smaltita immediatamente come effluente. Lo scarico pulito viene fatto uscire dal sistema e immesso nell'atmosfera.

Il materiale di lavaggio viene scelto per la sua capacità di rimuovere impurità specifiche, come SOx o NOx, mediante reazioni chimiche. Per la desolforazione, i depuratori marini utilizzano calce o soda caustica per produrre sali a base di zolfo dopo il trattamento, che possono essere facilmente scaricati in quanto sicuri per l'ambiente.

I depuratori possono utilizzare come mezzo di lavaggio acqua di mare o acqua dolce con l'aggiunta di sorbenti di calcio/sodio o pellet di calce idrata, a causa della loro natura alcalina. In base al loro funzionamento, i depuratori marini possono essere classificati in versioni a umido e a secco.

Tipi di scrubber
Lavasciuga pavimenti a secco
I depuratori a secco utilizzano calce solida come materiale alcalino di lavaggio, che rimuove l'anidride solforosa dai gas di scarico. I depuratori a umido utilizzano l'acqua, che viene spruzzata nei gas di scarico per lo stesso scopo.
Scrubber a umido
I depuratori a umido sono ulteriormente classificati in a ciclo chiuso o a ciclo aperto. I depuratori a ciclo chiuso possono utilizzare acqua dolce o acqua di mare come liquido di lavaggio. Quando si utilizza acqua dolce, la qualità dell'acqua che circonda la nave non ha alcun effetto sulle prestazioni e sulle emissioni dello scrubber. Gli scrubber a ciclo aperto consumano acqua di mare nel processo di lavaggio.
Scrubber ibridi
Gli scrubber ibridi possono utilizzare sia la modalità di funzionamento chiusa che quella aperta, contemporaneamente o passando da una modalità all'altra. I depuratori ibridi ad acqua di mare possono funzionare in modalità chiusa o aperta, con l'acqua di mare utilizzata come mezzo di lavaggio.

All'interno di uno scrubber a umido, il liquido di lavaggio utilizzato può essere acqua di mare o acqua dolce con additivi chimici. Gli additivi più comunemente utilizzati sono la soda caustica (NaOH) e il calcare (CaCO3). Il liquido di lavaggio viene spruzzato nel flusso dei gas di scarico attraverso ugelli per distribuirlo efficacemente.

Nella maggior parte dei depuratori, il progetto prevede che il liquido di lavaggio si muova a valle; tuttavia, sono disponibili anche depuratori con movimento a monte del liquido di lavaggio.

L'aspirazione dei gas di scarico si trova sul lato o sul fondo della torre. I progetti garantiscono che gli ossidi di zolfo presenti nello scarico passino attraverso il liquido di lavaggio, reagendo con esso per formare acido solforico.

Se diluito con acqua di mare alcalina, l'acido solforico (di natura altamente corrosiva) può essere neutralizzato. L'acqua di lavaggio viene scaricata in mare aperto dopo essere stata trattata in un separatore per rimuovere eventuali fanghi e lo scarico pulito esce dal sistema.

Gli eliminatori di nebbia sono utilizzati nelle torri di lavaggio per rimuovere le nebbie acide che si formano nella camera, separando le goccioline presenti nel gas in ingresso dal flusso di gas in uscita. Le normative MARPOL richiedono che l'acqua di lavaggio sia monitorata prima di essere scaricata per garantire che il suo valore di PH non sia troppo basso.

Sistema di lavaggio a ciclo aperto

Questo sistema utilizza l'acqua di mare come mezzo di lavaggio e neutralizzazione; non sono necessari altri prodotti chimici. Il flusso di scarico del motore o della caldaia passa nello scrubber e viene trattato solo con acqua di mare alcalina, il cui volume dipende dalle dimensioni del motore e dalla sua potenza.

Questo sistema è estremamente efficace, ma richiede una grande capacità di pompaggio poiché utilizza una grande quantità di acqua di mare. Un sistema a circuito aperto funziona bene quando l'acqua di mare utilizzata per il lavaggio ha un'alcalinità sufficiente, ma l'acqua di mare con una temperatura ambiente elevata, così come l'acqua dolce o salmastra, non sono efficaci e non possono essere utilizzate.

Per questi motivi, uno scrubber a circuito aperto non è considerato una tecnologia adatta per aree come il Baltico, dove i livelli di salinità non sono elevati.

Sistema di lavaggio a ciclo chiuso

Il sistema a ciclo chiuso funziona con principi simili a quelli del sistema a ciclo aperto: utilizza acqua dolce trattata con una sostanza chimica (di solito idrossido di sodio) invece dell'acqua di mare come mezzo di lavaggio. L'SOx del flusso dei gas di scarico viene convertito in innocuo solfato di sodio.

Prima di essere rimessa in circolo per l'uso, l'acqua di lavaggio di un sistema di scrubber a ciclo chiuso passa attraverso un serbatoio di processo dove viene pulita. Le navi possono trasportare acqua dolce in serbatoi o generare l'acqua necessaria da generatori di acqua dolce a bordo.

Piccole quantità di acqua di lavaggio vengono rimosse a intervalli regolari e convogliate in serbatoi di stoccaggio, dove è possibile aggiungere acqua fresca per evitare l'accumulo di solfato di sodio nel sistema. Un sistema a circuito chiuso richiede un volume di acqua di lavaggio quasi dimezzato rispetto alla versione a circuito aperto, ma richiede più serbatoi.

Questi includono un serbatoio di processo o tampone, un serbatoio di contenimento attraverso il quale è vietato lo scarico in mare, nonché un serbatoio di stoccaggio in grado di regolare la temperatura tra 20º e 50ºC per l'idrossido di sodio, che di solito viene utilizzato come soluzione acquosa al 50%.