Pierre Lavilanie, TMW Technologies

Il trattamento delle acque reflue dai processi di pretrattamento per il recupero e riutilizzo dell’acqua è una fase fondamentale sia per rispondere ai requisiti di sostenibilità, sia per minimizzare i rischi di rallentamento o fermo operazioni nei casi di razionamento delle forniture d’acqua

Il trattamento delle acque reflue provenienti dalle fasi di lavaggio e pretrattamento è diventato da tempo uno standard nei più recenti sistemi di verniciatura industriali, almeno nei paesi più industrializzati occidentali, dove sono vigenti norme per la tutela ambientale. Sviluppo industriale, ricerca di livelli qualitativi superiori dei trattamenti di superficie, ritardo o assenza d’investimenti nella gestione pubblica dell’acqua stanno generando, almeno in alcuni periodi dell’anno caratterizzati da minore piovosità, il rischio di dover rallentare la produzione o addirittura fermarla, per problemi nella fornitura di acqua. Ritornano dunque proposte interessanti per i trattamenti dei reflui acquosi finalizzati al recupero e riutilizzo delle acque contenute i tali reflui, e non solamente motivati dalla concentrazione e riduzione dei contaminanti da inviare alla loro gestione specializzata, o al recupero delle sostanze concentrate con un valore economico intrinseco (metalli e altre sostanze chimiche potenzialmente riutilizzabili).
Pierre Lavilanie, della francese TMW, ci ha recentemente presentato una tecnologia di evaporazione differente rispetto ai sistemi tipici sottovuoto, funzionante a pressione atmosferica, modulare, di facile gestione e manutenzione, con consumi energetici compatibili con una gestione energetica efficiente del processo. La tecnologia, brevettata, è denominata Ecostill.

Principio di funzionamento

«Come noto, nelle acque reflue dei processi di pretrattamento è presente molta acqua, intorno al 90-95%. A seconda del processo le quantità possono variare anche significativamente – inizia Pierre Lavilanie – ma si tratta sempre comunque di quantità significative che, con le tecnologie adatte, possono essere ricuperate e riciclate.
Abbiamo lavorato sullo sviluppo di una tecnologia semplice, che copia e ottimizza il ciclo delle acque in natura: l’evaporazione dell’acqua contenuta nei reflui a pressione ambiente. Abbiamo progettato un sistema completamente modulare, fabbricato in materiale polimerico – trattiamo reflui acidi o basici, anche molto aggressivi (da cicli galvanici, per esempio), senza problemi di corrosione; utilizziamo in modo molto efficiente il calore; semplifichiamo le operazioni di manutenzione – senza complessi circuiti idraulici, di facile e rapida installazione, operante a circuito chiuso».
«Il calore necessario all’evaporazione si produce elettricamente oppure sfruttando, nel caso sia presente, calore residuo proveniente dalle fasi attive dei processi principali di trattamento delle superfici. La richiesta energetica è bassa – sottolinea Pierre Lavilanie – 70 kW per m3 di reflui da trattare: l’evaporazione dei reflui avviene per fasi di riscaldamento successive, corrispondenti ai diversi moduli di condensazione, ciascuno dei quali tratta fino a 2 m3 di reflui/ora (ovvero, nelle installazioni più grandi, fino a 6 m3/ora). Da ciascuno di questi moduli il refluo sempre più concentrato ritorna al contenitore iniziale del concentrato e l’acqua condensata inviata a un contenitore separato. Poiché il calore tende a salire, nel modulo più in alto la temperatura è tra gli 80-90 °C. I vapori sono condensati mediante raffreddamento per contatto con un flusso d’aria fredda controcorrente (che pure si scalda risalendo nella macchina e scambia il calore nella parte apicale, in corrispondenza dell’ultimo modulo di condensazione)».
«Nel serbatoio del concentrato – continua Pierre Lavilanie – ritornano i reflui che hanno perso la frazione d’acqua evaporata e condensata, a ciclo continuo. Una volta raggiunta la concentrazione desiderata del refluo, un sensore di conduttività apre una valvola di scarico e invia il concentrato al serbatorio finale. Vale la pena segnalare che siamo nell’ultima fesa de sviluppo di un cristallizzatore per questo concentrato, in modo da poter ottenere un residuo finale completamente secco (recuperabile per altri fini, a seconda del tipo di materiale secco ottenuto).
Il processo di concentrazione-condensazione è continuo a ciclo chiuso. Materiali utilizzati, compattezza di ciascun modulo e dei moduli posti in serie, cappotto d’isolamento termico fanno in modo che tutto il calore necessario all’evaporazione sia mantenuto all’interno del circuito. Per questo la domanda energetica del processo è bassa (la decima parte di quella necessaria per far bollire la stessa quantità d’acqua in un bollitore)».

Gestione e controllo

«Ogni nostro impianto – riprende Pierre Lavilanie – è gestito mediante software di controllo con interfaccia amichevole, che permette di tenere sotto controllo e tracciare tutti i dati relativi al processo (livelli, flussi, temperature) in modo continuo, così come la qualità del concentrato e dell’acqua distillata (pH, conducibilità).
Il software è stato sviluppato secondo i principi i4.0 ready, la macchina è gestibile e scambia dati anche da remoto».

Manutenzione

«Materiali utilizzati e principio costruttivo della macchina – continua Pierre Lavilanie – sono stati concepiti per minimizzare e rendere molto semplici le operazioni di manutenzione. Ogni macchina (o modulo base) è composta da 4 condensatori, pure questi modulari. Per il loro mantenimento è sufficiente togliere dall’armadio il condensatore interessato all’operazione. Il processo può liberamente continuare, senza necessità di fermare la macchina. Una volta effettuato l’intervento necessario, il modulo si reinserisce, anche in questo caso senza necessità di fermare il processo.
Ciascuna macchina è stata concepita come modulo aggiuntivo per impianti con capacità di trattamento più grandi, se ne aggiungono in ragione delle quantità di reflui da trattare.
In fase di progettazione, una volta definiti i parametri fondamentali (volumi dei reflui, concentrazioni tipiche, loro caratterizzazione chimico-fisica, per esempio) possiamo prevedere l’inserimento in un contenitore completamente autonomo, pronto per essere collegato al circuito delle acque.
Quando fossero necessarie efficienze ancora maggiori è possibile installare un modulo superiore con pompa di calore, da utilizzare per fornire una parte dei 70 kW necessari per m3 di refluo trattato».

Conclusioni

Ricapitolando – conclude Pierre Lavilanie – caratterizzano la tecnologia EcoStill:

• Tipo di processo: evaporativo a pressione atmosferica
• Materiali costruttivi: polimeri chimicamente inerti e completamente isolanti
• Modularità completa, sia dei moduli di condensazione (da 2 oppure 6 m3 di reflui/ora), sia di ciascuna macchina, installabili in serie fino al raggiungimento della capacità di trattamento dei volumi di reflui prodotti
• Progettazione su misura (la nostra azienda analizza i campioni dei reflui, progetta e rianalizza i risultati per offrire la soluzione più efficace)
• Bilancio energetico molto favorevole. il consumo energetico è di 70 kWh/m3 di refluo trattato
  i4.0 ready (gestione, controllo, tracciabilità e scambio dati digitale, in linea e via internet)
• L’impianto definitivo può essere installato nei locali dell’azienda oppure consegnato in container plug & play
  Ulteriore sviluppo con la tecnologia di cristallizzazione del concentrato post-evaporazione (Crystal Current)».