Polaris è leader nei sistemi di condensazione criogenica ad alte prestazioni, avendo sviluppato una tecnologia efficace ed affidabile anche per applicazioni complesse, sfruttando al massimo le grandi potenzialità intrinseche del trattamento criogenico grazie ai propri scambiatori brevettati che sono caratterizzati da un'alta capacità di frazionamento dei vapori e dei gas.

Il processo è basato sul raffreddamento dell'effluente a temperature molto basse, utilizzando come fonte di frigorie azoto liquido o altro fluido criogenico, separando gli inquinanti grazie alla riduzione di tensione di vapore in funzione dell'equilibrio liquido/vapore e solido/vapore.

L'effluente da depurare, inquinato da composti organici o inorganici più o meno volatili, gas inclusi, viene raffreddato progressivamente in tali scambiatori ad una temperatura inferiore al punto di rugiada di tali composti, che vengono pertanto rimossi dalla fase gas per condensazione fin dove fisicamente possibile. Se la loro concentrazione residua nell'effluente risulta ancora superiore ai limiti consentiti, il raffreddamento prosegue, fino a che la pressione parziale degli inquinanti ancora in fase gas, e quindi la loro concentrazione finale nell'effluente trattato, risulti inferiore a quanto necessario. La temperatura di tale equilibrio chimico-fisico può risultare anche inferiore al punto di solidificazione dei composti residui, che perciò devono essere separati non più come liquidi ma come solidi.
La configurazione degli scambiatori ha pertanto un ruolo determinante per conseguire questo risultato.

Impianto abbattimento solventi vari - 400 Nm3/h

Nel tempo, la superficie si ricopre, per un fenomeno di adesione, di aerosoli solidi organici che vengono volutamente trattenuti all'interno dell'impianto Polaris per evitarne l'emissione in atmosfera che vanificherebbe il conseguimento del livello di depurazione richiesto, a scapito però dell'efficienza dello scambio termico. Aumentano anche le perdite di carico, e l'unità di abbattimento risulta non più idonea al servizio. L'unità deve essere rigenerata con l'apposito circuito di sbrinamento, e resa idonea per un nuovo ciclo operativo. Se il processo è continuo, deve entrare in funzione una seconda unità, già predisposta per il servizio e tenuta in stand-by.
Tutti gli impianti di Polaris conseguono il livello di depurazione richiesto.
La certezza che l'impianto sta mantenendo nel corso del ciclo operativo la sua efficacia di trattamento è assicurata dal controllo e dal monitoraggio della temperatura minima raggiunta dall'effluente, verificata in sede di validazione dell'impianto, e sempre mantenuta inferiore ad un valore di sicurezza. L'affidabilità del processo è garantita dal sistema di controllo dell'impianto, potendo in ogni istante rilevare le condizioni di corretto funzionamento e l'insorgere di un'anomalia, e in grado di prendere tempestivamente la decisione di mettere in servizio la seconda linea in stand-by.

Impianto abbattimento solventi vari - 1100 Nm3/h

Nella sua applicazione consueta la tecnica di trattamento criogenico utilizza azoto liquido, con il quale possono essere risolti tutti i casi d'inquinamento, anche i più complessi, che richiedono temperature di esercizio estremamente basse, fino a - 170 °C.
L'azoto liquido è evaporato in pressione all'interno dell'apparecchiatura di scambio, non contaminato, e viene immesso nella rete di distribuzione di gas inerte per essere utilizzato.

Nei casi più semplici, quando un livello di temperatura più alto è comunque efficace perché i limiti di legge siano rispettati, per il trattamento può bastare l'utilizzo di fluidi frigoriferi quali soluzioni o liquidi organici refrigerati, oppure freon.

Polaris, negli anni, ha sviluppato e migliorato il trattamento criogenico delle emissioni inquinate in ogni dettaglio, risolvendo una serie di problemi tecnici, costruttivi e di controllo del processo a fronte di una varietà di casi sempre più complessi, così da renderlo una tecnica assolutamente efficace e affidabile, per qualunque tipo di inquinante, in particolare organico.

Gli impianti di trattamento criogenico mediante condensazione/solidificazione degli inquinanti realizzati da Polaris sono conformi alle prescrizioni e allo spirito informatore delle varie norme nazionali, sempre più restrittive, emanate in materia d'inquinamento ambientale.

Polaris ha ormai al suo attivo l'esperienza di oltre quaranta impianti, installati e funzionanti in Europa e in paesi extraeuropei, nel pieno rispetto delle normative più severe già vigenti o in via di attuazione, come pure dei requisiti di qualità ancor più restrittivi imposti dal cliente per etica ecologica aziendale.
Ogni impianto si presenta come un'unità compatta, assemblata su struttura, completa e pronta a funzionare non appena effettuati i collegamenti ai limiti di batteria.

CONSUMI ENERGETICI

L'energia di raffreddamento costituisce l'unico consumo significativo nella gestione dell' impianto di trattamento criogenico, con costi specifici più evidenti quanto più basso è il livello termico del processo di raffreddamento.
Oltre ad un contributo minore dovuto alle perdite d'isolamento e alle fasi transitorie di avviamento, i consumi energetici sono così ripartiti:
a. energia per il raffreddamento della frazione incondensabile dell'effluente dalla temperatura d'ingresso a quella di trattamento (calore sensibile da sottrarre)
b. energia per il raffreddamento degli inquinanti fino al punto di condensazione e/o di solidificazione (altra forma di calore sensibile)
c. energia per il passaggio di stato da gas a liquido, e in parte a solido (calore latente).

Il terzo tipo di consumo è "fatale", nel senso che non è possibile effettuare un recupero energetico se non modesto, salvo il caso di gas puri condensati da rievaporare e riciclare come gas ai processi di produzione. E' possibile invece effettuare un efficientissimo recupero, anche superiore al 95%, delle prime due forme di energia sopraindicate, preraffreddando il flusso entrante in scambio indiretto in controcorrente con l'effluente depurato che ha la temperatura finale raggiunta nel trattamento, e utilizzando per lo sbrinamento l'energia dello stesso flusso inquinato.
Poiché il costo specifico dell'energia criogenica aumenta esponenzialmente con l'abbassarsi del livello termico, può risultare conveniente, oltre a tutti i possibili recuperi energetici, l'utilizzo di fluidi ad un livello termico più elevato per preraffreddare l'effluente, per esempio quando vi sia presente umidità in quantità notevole, considerato l'elevato calore latente di condensazione dell'acqua. Talora, se la sicurezza del processo lo consente, l'effluente viene compresso per favorire la condensazione parziale degli inquinanti a una temperatura più alta. Tuttavia, se il Cliente utilizza già azoto liquido per motivi di sicurezza o di processo, e può quindi utilizzare l'azoto gassificato nell'impianto di depurazione delle emissioni, tali accorgimenti possono risultare superflui.

Impianto abbattimento solventi clorurati - 500 Nm3/h

nel modo più conveniente, conseguendo insieme il raffreddamento e la depurazione dell'effluente. Il costo del trattamento di depurazione dell'effluente si riduce così notevolmente, fino ad annullarsi quando la sincronia tra emissione e depurazione sia completa.

CONFRONTO CON ALTRE TECNICHE DI DEPURAZIONE

Il trattamento criogenico delle emissioni è una tecnica di tipo recuperativo, che consente la possibilità di riutilizzo o di altra valorizzazione dei prodotti separati.
Rispetto alle altre tecniche recuperative, basate sull'adsorbimento su carboni attivi o su resine, e in alcuni casi sull'assorbimento con liquidi, il metodo criogenico puro s'impone, per costi d'investimento e di gestione, quando la concentrazione degli inquinanti supera una soglia situata tra 1.000 e 3.000 mg/m3 a seconda del tipo d'inquinante, e per portate fino ad alcune migliaia di Nm3/h. Tuttavia, se si integra il trattamento criogenico con azoto con l'adsorbimento su carboni o su resine, il metodo combinato risulta ottimale anche nei casi di effluenti con minime concentrazioni d'inquinanti, e particolarmente conveniente se si tratta di prodotti o inquinanti gassosi.
Con il trattamento criogenico si evita che vengano prodotte masse contaminate di acqua da dover depurare in proprio o presso terzi, o reso più difficoltoso il recupero di frazioni riutilizzabili, fenomeni negativi presentati da altre tecniche recuperative in fase di desorbimento dei composti separati.

Se gli inquinanti separati in un impianto criogenico non sono comunque riutilizzabili o valorizzabili in alcun modo, ma devono essere conferiti a terzi per la distruzione, in tali casi la tecnica appare competitiva per i ridotti volumi da smaltire. Si deve comunque considerare che il ricorso alle tecniche distruttive, la combustione termica o quella catalitica delle emissioni gassose, per risolvere lo stesso problema d'inquinamento, comporta localmente il problema di un impatto ambientale notevolmente superiore, associato a condizioni di rischio da valutare con grande attenzione.
La combustione origina grandi volumi di gas di scarico, spesso incrementati dalla diluizione preliminare degli effluenti per motivi di sicurezza o di funzionamento, che contengono, pur se nei limiti di concentrazione di legge, i nuovi inquinanti prodotti nella combustione (anidride carbonica, ossidi di carbonio e d'azoto, organici incombusti talora più tossici degli inquinanti originari) e le quote residue di questi ultimi. Tutto ciò prescindendo dai costi gestionali per i combustibili di supporto e per la depurazione dei gas di combustione, quasi sempre necessaria, oltre che dalla difficoltà intrinseca di assicurare in ogni momento una performance perfetta nella conduzione della combustione. In alcuni contesti industriali, in particolare se vicini ad insediamenti civili, o se inseriti in "poli" chimici dove le condizioni ambientali sono già pregiudicate dalle emissioni diffuse, l'impatto di un impianto di combustione di effluenti gassosi può risultare intollerabile. Molto più opportuno, quindi, separare gli inquinanti allo stato liquido e affidarli a idonei centri attrezzati, o provvedersi di un inceneritore per liquidi per distruggerli in proprio, perché questo tipo d'impianto non presenta particolari problemi di sicurezza e produce masse di gas di combustione di circa un ordine di grandezza inferiore, per pari quantità di composti da distruggere.

Per quanto attiene agli aspetti di sicurezza, la tecnica di trattamento criogenico è incomparabilmente più sicura di tutte le altre, e mentre si lamentano frequenti incidenti riguardanti inceneritori catalitici e termici e adsorbitori a carboni attivi di tipo convenzionale, mai si è verificato un caso d'incidente riguardante abbattitori criogenici. In particolare non devono neppure essere adottate diluizioni con eccesso d'aria o con inerti per ovviare ai problemi di esplosività delle miscele organiche o di surriscaldamento dei letti d'adsorbimento o di catalisi: nel loro percorso le miscele incontrano solo superfici al di sotto delle temperature di accensione, ove non possono generarsi pericolose fonti di innesco per attrito o per accumulo di cariche elettrostatiche.

Per le considerazioni sopra esposte il trattamento criogenico si configura come soluzione ideale sotto il profilo ecologico e di sicurezza. Il campo elettivo d'impiego è quello delle concentrazioni medie e alte, in cui ne risulta più evidente la convenienza tecnica ed economica, ma anche quello delle più basse concentrazioni, come metodo combinato. Per favorire la possibilità di applicazione della tecnica pura, è opportuno che i sistemi di raccolta e collettamento dalle fonti di emissione (reattori, miscelatori, filtri, centrifughe, colonne di distillazione, essiccatori, serbatoi di stoccaggio e tutte le altre apparecchiature di produzione o accessorie) evitino ogni forma di diluizione indebita con aria ambiente. In tal modo si riduce la dimensione dell'impianto e aumenta l'efficienza del raffreddamento, e si riducono così i costi d'investimento e di gestione.