Gli ossidi di azoto NOx sono composti inorganici gassosi formati dalla combinazione di ossigeno e azoto. Normalmente la loro origine si trova in diversi processi di combustione, che avvengono ad alte temperature.
Il monossido di azoto e il diossido di azoto sono i due ossidi di azoto più pericolosi, poiché possono risultare molto dannosi dal punto di vista tossicologico. Il diossido di azoto ha inoltre un odore sgradevole e molto forte. Nonostante ciò, nessuno dei due è infiammabile.
Gli ossidi di azoto possono essere generati in diverse industrie e processi come la produzione di energia, la combustione di carbone, petrolio o gas naturale, la galvanoplastica, l’incisione dei metalli o diversi tipi di saldatura.
L’emissione di ossidi di azoto è molto pericolosa per la salute, poiché colpisce gli apparati respiratori di persone e animali, potendo causare malattie respiratorie e cardiovascolari a causa del loro carattere acido. Inoltre, una volta emessi possono dare origine ad altri inquinanti secondari, ad esempio il PAN (nitrato di perossiacetile). Le reazioni prodotte nell’atmosfera da questi composti sono molto complesse e coinvolgono radicali come OH, O3, NO e altri.
Per tutto ciò è molto importante che quelle industrie che, a seguito dei loro processi produttivi, generano emissioni di NOx, adottino le misure necessarie per limitare l’emissione di questi composti inorganici. Le tecnologie di trattamento dell’aria per controllare le emissioni di NOx possono essere classificate in due gruppi: quelle che si applicano alla combustione per ridurre la formazione di NOx, e quelle consistenti nel trattamento dell’effluente per eliminare i NOx.
Nel primo caso troviamo diverse opzioni come i bruciatori a bassa produzione di NOx, la ricircolazione del gas, l’iniezione di acqua o vapore, ecc. Il problema di queste soluzioni è che in molti casi la riduzione di NOx ottenuta non è sufficiente per rispettare le severe normative esistenti.
Per questo è molto più sicuro puntare su tecnologie destinate all’eliminazione dei NOx, che si basano sulla ritenzione dei NOx o sulla loro trasformazione in composti o elementi innocui. Tra i diversi metodi di trattamento dei gas di combustione, la tecnologia catalitica ha dimostrato di essere la più efficace. Così, il processo di Riduzione Catalitica Selettiva (SCR), che utilizza ammoniaca come agente riducente, è oggi la tecnologia più utilizzata industrialmente e sviluppata al mondo, poiché permette di eliminare in modo efficace, selettivo ed economico i NOx.
Il processo SCR si basa sulla riduzione dei NOx con NH3, in presenza di eccesso di O2 e di un catalizzatore appropriato, per trasformarli in sostanze innocue come acqua e azoto secondo le seguenti reazioni. L’ammoniaca in forma di idrossido ammonico liquido viene vaporizzata, diluita con aria e iniettata direttamente nella corrente di gas da trattare attraverso un distributore.
Tuttavia è possibile anche la comparsa di reazioni secondarie indesiderate, come la formazione di ossido di azoto, o di azoto molecolare e ossido nitrico, quando l’ammoniaca reagisce con l’ossigeno.
Nel caso di combustibili con alto contenuto di zolfo, durante la combustione si produce anche SO2 che può essere cataliticamente ossidato a SO3. L’ossidazione del SO3 può reagire con l’acqua e l’ammoniaca non reagita per formare acido solforico e solfato ammonico.
I sali di solfato possono depositarsi e accumularsi sul catalizzatore causando la sua disattivazione se la temperatura del catalizzatore non è sufficientemente alta, e l’acido solforico formato può provocare problemi di corrosione a valle nell’impianto. Pertanto, a seconda delle condizioni operative richieste, deve essere disponibile un sistema catalitico DeNOx altamente selettivo per ridurre i NOx con NH3 in presenza di O2, evitando tutte le reazioni secondarie indesiderate.
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