Il trattamento delle acque reflue mediante evaporazione è sempre stato un’alternativa molto efficace, robusta e semplice rispetto ad altri sistemi di trattamento più convenzionali. Il fatto che i sistemi basati sull’evaporazione richiedano un consumo energetico maggiore ha riservato questi ultimi a quei casi in cui i sistemi convenzionali non sono efficaci, come nel caso del trattamento di salamoie, percolati da discariche di RSU, acque oleose, ecc., oppure quando si desidera evitare lo scarico dell’effluente trattato (scarico zero).
Tuttavia, lo sviluppo di processi di produzione di energia sempre più sostenibili e, soprattutto, più economici, rende i processi di evaporazione applicati ai trattamenti di effluenti un’opzione imbattibile per efficacia, trasversalità e semplicità.
EVAPORATORI DI ACQUE REFLUE ALIMENTATI DA ENERGIA SOLARE
In questo senso, l’energia solare possiede un potenziale molto elevato. Sebbene questa fonte di energia sia generalmente associata all’utilizzo di pannelli fotovoltaici per la conversione diretta della radiazione solare in elettricità, esiste una tecnologia che sfrutta l’energia solare con un rendimento molto maggiore: l’energia termica solare. Un impianto termico solare trasforma la radiazione solare ricevuta in energia termica, la quale può essere utilizzata direttamente in processi industriali che richiedono calore, oppure anche in modo indiretto come fonte di energia di un ciclo termodinamico convenzionale per la generazione di elettricità.
Per l’ottenimento dell’energia termica in un impianto termico solare, si utilizzano dispositivi ottici (lenti o specchi) per captare e concentrare la radiazione solare su un dispositivo denominato ricevitore. Parallelamente, si fa circolare attraverso il ricevitore un fluido, che si riscalda a causa dell’elevato flusso di radiazione e, passando poi attraverso uno scambiatore di calore, cede l’energia termica prodotta. Solitamente, nelle applicazioni di calore nei processi industriali, i concentratori solari operano in un intervallo di temperature tra 150 e 200 ºC.
Per massimizzare l’assorbimento della radiazione solare e minimizzare le perdite per emissione o convezione sono state sviluppate diverse tecnologie. Sebbene i sistemi con rendimento superiore siano costruiti con collettori cilindro-parabolici (CCP), negli ultimi anni si sta diffondendo l’uso di sistemi che utilizzano specchi piani segmentati secondo l’approccio di Fresnel (Riflettore Fresnel a Focale Lineare – RFFL). Questi sistemi, a scapito della perdita di una certa concentrazione ed efficacia, presentano una semplicità che si traduce in una riduzione dei costi.
Solitamente, un RFFL consiste in un insieme di specchi piani e un ricevitore lineare, che viene posizionato sulla linea focale dell’array ottico costruito con le file di specchi. Generalmente si utilizza un sistema secondario di concentrazione sulla linea focale per massimizzare la concentrazione solare e ottenere così un flusso di radiazione nel ricevitore molto maggiore. Pertanto, per la fornitura di energia termica a un evaporatore, tenendo conto delle condizioni operative richieste per massimizzare l’efficienza del processo, la tecnologia RFFL si presenta come ottimale per il suo eccellente sfruttamento del terreno, le temperature di lavoro, la sua semplicità costruttiva e i costi competitivi. Sebbene sia vero che un evaporatore a vuoto possa operare soddisfacentemente con un fluido riscaldante a 90 ºC, utilizzando la tecnologia RFFL è possibile raggiungere i 120 ºC in modo relativamente semplice, per cui, disponendo di un salto termico maggiore, è possibile lavorare con un impianto multieffetto (a 4 o 5 stadi o effetti), incrementando in modo molto significativo il rendimento globale ottenuto.
Un altro aspetto da considerare per la sua importanza nella fattibilità di questa tecnologia è il grado in cui il profilo temporale della produzione (sia giornaliero, mensile che annuale) si adatta alla curva della domanda. Un maggiore e migliore sfruttamento dell’energia solare è possibile solo quando i profili di consumo coincidono con le curve di produzione energetica dell’impianto. Pertanto, i sistemi di evaporazione che possono lavorare in modo continuo nel trattamento di effluenti precedentemente immagazzinati ottimizzano enormemente l’utilizzo della risorsa solare. Tuttavia, non è strettamente necessario immagazzinare l’effluente da trattare per massimizzare il rendimento. Complementarmente, è anche possibile immagazzinare l’energia termica, il che consente di estendere le ore di produzione anche quando non è disponibile la radiazione solare. Esistono diverse tecnologie per sfruttare l’energia termica in eccesso prodotta, anche se la forma più sviluppata e utilizzata consiste nell’uso di sali fusi. In questi sistemi, un fluido termovettore riscaldato con radiazione solare cede la sua energia in uno scambiatore di calore a una corrente di sali fusi. Così, durante il ciclo di carica del sistema di accumulo, i sali fusi vengono pompati dal serbatoio di sali a temperatura più bassa attraverso uno scambiatore di calore al serbatoio di sali a temperatura più alta. E viceversa quando si consuma l’energia precedentemente immagazzinata.
In numerosi casi, a seconda della localizzazione dell’impianto, la radiazione solare disponibile durante l’anno è insufficiente per soddisfare la domanda di produzione. In questi casi, è necessario integrare il sistema con un’altra fonte di energia per poter estendere la produzione quanto necessario a soddisfare la domanda. Questo non rappresenta un problema poiché uno dei vantaggi degli impianti termici solari è la facilità di ibridazione con altre fonti di energia, preferibilmente rinnovabili e, in mancanza, derivanti dal consumo di combustibili fossili. In quest’ultimo caso, anche se non si tratterà di un impianto senza emissioni, queste saranno state minimizzate al massimo.
In questo senso, per applicazioni di evaporazione in cui si desidera massimizzare la sostenibilità del processo, l’energia termica solare è una fonte di energia particolarmente interessante in quanto è rinnovabile, inesauribile e facilmente gestibile ibridandola con un altro combustibile (biogas, biomassa o combustibili fossili), oltre al fatto che è possibile immagazzinare il calore del sole per un uso successivo.
VANTAGGI DELLA SOLUZIONE SOLARVAP®
Così, il sistema SOLARVAP® mette la tecnologia più avanzata al servizio della sostenibilità, poiché i sistemi di evaporazione basati sulla distillazione a membrana combinati con impianti termici solari presentano una serie di vantaggi molto preziosi, fattore responsabile del loro elevato potenziale. Tra i principali vantaggi si trovano i seguenti:
- SOSTENIBILE, per l’utilizzo di una fonte di energia rinnovabile e inesauribile.
- ECOLOGICO, per la minimizzazione e, in alcuni casi, l’assenza di emissioni di gas serra.
- TRASVERSALE, poiché è facile ibridare questa tecnologia con il consumo di altre fonti di energia (biomassa, biogas, ecc.).
- ADATTABILE, poiché l’evaporazione mediante distillazione a membrana presenta un elevato rendimento con una vastissima varietà di effluenti liquidi differenti.
- UNIVERSALE, perché può essere impiantato in qualsiasi luogo del mondo in cui la radiazione solare sia sufficiente.
- ECONOMICO, per ottenere costi operativi molto bassi mentre il CAPEX è ragionevolmente contenuto.
Il sistema SOLARVAP®, frutto di uno sviluppo condiviso da parte delle aziende Condorchem Envitech e Rioglass Solar, entrambe con una vasta esperienza e una lunga lista di referenze a livello mondiale ciascuna nel proprio settore, unisce tutte queste caratteristiche ed è una delle opzioni disponibili più avanzate tecnologicamente e, di gran lunga, più economica.