in atmosfera pari a 200 mg/m

INTRODUZIONE

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Gli ossidi d'azoto, inevitabilmente associati agli effluenti gassosi provenienti da processi di combustione, sono composti altamente nocivi poiché causano gravi danni sia all'ambiente, sia alla salute dell'uomo. Già nel 1990 l'EPA (Enviromental Protection Agency) ne indicava la pericolosità e, da allora, l'attenzione all'inquinamento dell'aria si è fatta sempre più accurata, permettendo di sviluppare una serie di normative molto restrittive riguardo le emissioni in atmosfera. Per soddisfare agli obblighi di legge si è reso necessario, da parte dell'industria, un notevole investimento nella ricerca di sistemi di abbattimento. Ad oggi infatti, riguardo gli inceneritori, vige un limite di rilascio giornaliero di NO

in atmosfera pari a 200 mg/m

, a fronte di una concentrazione media di 500-1000 mg/m

presenti nei fumi.

Rispetto ai metodi tradizionali, quali la riduzione selettiva non catalitica (SNCR), che richiedono temperature non inferiori a 930 °C, negli ultimi anni si è affermata la Riduzione Catalitica Selettiva (SCR) con ammoniaca in presenza di ossigeno. Questa tecnica, che utilizza catalizzatori quali il pentossido di vanadio supportato su biossido di titanio, ha un campo di temperature di lavoro compreso tra 300 e 450 °C. Questo tipo di catalizzatori presenta molti inconvenienti quali alti costi di realizzazione e di smaltimento, avvelenamento da SO

, promozione della reazione indesiderata SO

→SO

.

Questo lavoro di Tesi è volto allo studio di nuovi catalizzatori SCR a base di zeoliti caricate con rame e ferro. La ricerca è stata finanziata da Termomeccanica S.p.A. che ha selezionato otto campioni di catalizzatori di nuova concezione. Una successiva selezione ha permesso di scegliere due campioni che sono stati inviati al Consorzio Polo Tecnologico Magona, dove si è svolto il lavoro in collaborazione col Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali dell'Università degli studi di Pisa.

I molti vantaggi offerti dai catalizzatori di nuova concezione sono ad esempio il basso costo di produzione sia della matrice sia dei siti attivi; la completa assenza di spese di smaltimento; le basse temperature di attivazione; la selettività molto spinta; la elevata conversione che risente poco della presenza di acqua ed SO

; ed infine la notevole capacità di adsorbimento di ammoniaca che riduce molto il pericolo del suo rilascio in atmosfera.

Scopo di questa tesi è la verifica dell'efficienza di abbattimento SCR con ammoniaca in presenza di ossigeno dovuta ai nuovi catalizzatori in un intervallo di temperature compreso tra

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180 e 250 °C. Si richiede, quindi, la progettazione e la messa in opera di un impianto pilota che sia in grado di simulare l'abbattimento degli NO

da fumi di combustione, lavorando con portate dell'ordine della decina di Nm

/h. I dati ottenuti dagli esperimenti condotti su tale impianto serviranno a Termomeccanica per progettare un impianto pilota di dimensioni maggiori, da testare preliminarmente al Polo Tecnologico Magona, e che dovrebbe trattare 3000 Nm

/h di fumi appositamente prodotti. Parallelamente a questa ricerca, presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica di Pisa, viene realizzato un microreattore SCR che permetterà di effettuare studi cinetici accurati grazie anche all'uso di un gas-cromatografo ed uno spettrometro di massa.

L'ultima fase della ricerca prevede la realizzazione di una sezione di abbattimento degli NO

, configurata appositamente per alloggiare il catalizzatore oggetto di studio, da testare con fumi prelevati in parallelo alla linea di trattamento dei fumi di un inceneritore attualmente operante a Brindisi.

Per ottenere i dati richiesti da Termomeccanica si è dapprima svolta un'analisi chimico- fisica dei campioni forniti. Si è studiata la morfologia e la struttura chimica grazie al SEM, e la struttura cristallina mediante la diffrazione dei raggi X; si è effettuata l'analisi dell'area superficiale ed infine l'analisi termogravimetrica. Successivamente si è progettato l'impianto pilota e lo si è montato, testato e messo in opera presso i laboratori del Consorzio Polo Tecnologico Magona.

Infine si sono svolte le prove per valutare l'efficienza del catalizzatore in funzione della concentrazione dell'inquinante, della temperatura di lavoro, della presenza di acqua e del tempo di permanenza. Un'ultima prova è stata fatta per verificare la capacità di adsorbimento nei confronti dell'ammoniaca.

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