SOLUZIONI AL PROBLEMA DELL'EFFICIENZA RECUPERO MECCANICO

Come menzionato in post precedenti, la scarsa efficienza dei mezzi meccanici di recupero provoca elevati costi aggiuntivi di bonifica e purificazione.

Tra i fattori che influenzano l'efficienza del recupero meccanico abbiamo citato le condizioni climatiche ed il tipo di skimmer. Migliorare il meteo non è nelle nostre mani, ma si migliorare le prestazioni degli skimmer esistenti e creare nuovi sistemi di recupero.

Skimmer

Alcuni produttori di skimmer meccanici e sistemi di recupero stanno facendo sforzi importanti in materia di innovazione per migliorare i suoi prodotti e proporne altri nuovi che migliorano le prestazioni di cui sopra. Purtroppo sono pochi i produttori hanno scelto la strada di innovazione rispetto a una quota di maggioranza da prodotti tradizionali quasi invariato dal suo rilascio.

Attualmente si cerca il miglioramento della efficienza degli skimmer con la ricerca sulla geometria e materiali della superficie di contatto con gli idrocarburi. In caso dello skimmer a tamburo la creazione di scanalature perimetrali aumentano la portata e lo spettro di idrocarburi recuperabili secondo la sua viscosità. Nel caso dello skimmer a dischi queste scanalature sono principalmente laterali e migliorano principalmente la portata di fluido recuperato.

Abbiamo scelto questi due tipi di skimmer perché sono quelli che offrono una maggiore efficienza, ma in compenso sono più limitati quando si lavora con fluidi viscosi.

Per quanto riguarda lo skimmer a spazzole, più adatto per fluidi a media ed alta viscosità poco è stato raggiunto. I produttori solitamente ci prestentano modifiche nella configurazione delle spazzole che sembrano più concentrate sulla riduzione dei costi che sull’aumento dell'efficienza.

Infine, ci riferiamo alle skimmer a stramazzo, forse il più venduto in tutto il mondo. I progressi tecnologici sperimentati da questi skimmer sono stati tutta la sua storia quasi inesistenti.

Altri sistemi di recupero

Per migliorare le prestazioni di skimmer può anche agire sul loro ambiente. Migliorare le condizioni di lavoro di aiuto per aumentare le prestazioni.

Attualmente ci sono diversi sistemi, con l'ausilio di barriere di contenimento e chiatte risulta possibile raggruppare le macchie d’idrocarburo nelle vicinanze dello skimmer, aumentando così lo spessore dello stratto d’idrocarburi e per tanto facilitando l’aumento della efficienza e la diminuzione del contenuto di acqua nella sostanza recuperata.

Purtroppo, e anche se i buoni costruttori di skimmer e di altri sistemi insistono, le condizioni meteorologiche sono decisive e minimizzano i progressi nel campo dell'innovazione. Sono importanti, ma non sufficienti i miglioramenti.

A questo punto, cosa rimane da fare? Perché non agire sulla fase di pompaggio per minimizzare la presenza di acqua?

IL BILANCIO ENERGETICO DEL RECUPERO MECCANICO

I lavori di recupero degli idrocarburi sversati hanno un elevato costo energetico oltre a causare un inquinamento secondario causato dall'uso di motorizzazioni inquinanti.

Inoltre all'utilizzo di tecnologie antidiluviane, il maggior contributo all'aumento dell'energia consumata durante i lavori è causato dalla diminuzione di efficienza dello skimmer utilizzato, ovvero, l'aumento del volume di acqua nella sostanza recuperata.

Ad esempio, uno skimmer a stramazzo recupera una grande quantità di acqua che varia dal 50% (spessore strato sopra 25 mm) ed il 90% (spessori tra 1 e 8 mm), ciò significa che se siamo di fronte a una fuoriuscita di 1.000 m³ di idrocarburi recupereremo tra i 1.000 m³ e 9.000 m³ di acqua. Tra altre cose, stiamo moltiplicando per 10 il tempo necessario per la bonifica degli idrocarburi sversati.

Uno skimmer selettivo (spazzole, dischi, tamburo) può funzionare con un rendimento massimo del 95% (5% di acqua nella sostanza recuperata) che sarà notevolmente ridotto dal movimento delle onde, fino al 50%. In questo caso si recupererano tra 50 m³ e 1000 m³ di acqua, quest'ultimo è il caso più probabile.

La conseguenza di questa inefficienza degli skimmer è un aumento dei costi energetici nelle operazioni di recupero così suddivisi:

1. Aumento del tempo di funzionamento degli skimmer. Nel caso di un skimmer che lavora al 50% di efficienza dobbiamo operare il doppio del tempo rispetto ad un'operazione ideale (100% di efficacia). Uno skimmer selettivo che lavora al 50% consuma 66 kWh fronte agli 35 kWh dello skimmer con un'efficienza del 95%.

2. Aumento del consumo totale delle pompe di trasferimento tra skimmer e serbatoi di stoccaggio temporaneo. Nel caso di un skimmer a stramazzo lavorando con spessori di idrocarburi superiori a 25 mm l’energia necessaria per spingere i 1.000 m³ di olio sversato più altri 1.000 m³ acqua è 1.120 kWh mentre nel caso di spessori inferior al centimetro il consumo sale fino ai 5.600 kWh. In una situazione ideale, considerando una efficienza del 95%, il consumo sarebbe pari a 590 kWh, tra un 50% ed un 90% inferiore ai casi reali.

3. Aumento del consumo totale delle pompe di rilancio tra i serbatoi di stoccaggio temporaneo ed il separatore acqua-olio. Saremo in una simile situazione punto 2.

4. Costo energetico della separazione dei due fluidi. Già nella nave che da suporto ai lavori dovremo separare la maggior parte dell'acqua dagli idrocarburi, con l’aiuto di un separatore. Quest’acqua dovrebbe avere un contenuto di acqua inferiore a 15 ppm di idrocarburi. Il costo energetico di questa operazione è pari a 1.800 kWh nel primo caso di studio e 16.200 kWh nel secondo. Se avessimo lavorato con un sistema di recupero veramente efficace (95%), avremmo consumato 100 kWh per 1.000 m³ di olio sversato.

I calcoli di cui sopra sono estremamente indicativi e potrebbero subire variazioni significative a seconda di molti fattori, ma offrono una conferma eclatante della necessità di migliorare i metodi di recupero di olio versato, perché non solo si parla di un costo economico, ma di un costo elevato in termini di operatività, la reattività e l'autonomia dei mezzi.

IL PROBLEMA DELL'EFFICACIA DEL RECUPERO MECCANICO (II)

A causa della limitata efficienza dei mezzi di recupero in condizioni reali nonché in presenza di onde la quantità di acqua nei serbatoi di stoccaggio di sostanza recuperata è troppo alta.

A seconda dell'ambiente di lavoro le conseguenze negative possono aumentare.

In un ambiente industriale il costo della separazione di olio / grasso aumenta proporzionalmente alla quantità d’acqua, giacché i gestori dei rifiuti ci fanno pagare il metro cubo trattato: per cui la presenza di acqua fa moltiplicare il costo. 

Inoltre, se la sostanza recuperata viene trattata in situ, i costi operativi salgono a causa del aumento del consumo delle unità di pompaggio e peggiorano le prestazioni dei depuratori, oltre ad aumentare i tempi di lavorazione.

In un ambiente marittimo, in risposta ad uno sversamento di olio, oltre ai problemi citati in ambiente industriale si verificano un peggioramento ed un aumento significativo della complessità delle condizioni di funzionamento. I serbatoi di stoccaggio temporaneo delle navi presenti durante le operazioni di pulizia, vedono ridotta la loro autonomia giacché una parte importante del volume è l'acqua. Per evitare questo problema, le navi sono costrette ad attrezzarsi con sistemi di separazione acqua / olio in modo che l'acqua separata può essere restituita al mare. Questo sistema di separazione dovrebbe essere approvato dalle autorità marittime internazionali, certificato IMO MEPC e di rispettare le norme internazionali (come la MARPOL 73/78) e locali, che possono essere ancora più restrittive rispetto alle prime.

In ogni caso, come vedremo in futuri post, i tempi di separazione si allungano o diventano onerosi sia nell'installazione che nell'operazione.

In sintesi, abbiamo trovato una serie di problemi dovuti alla inefficacia dei mezzi di recupero:

• Riduzione dell'autonomia dei mezzi.
• Aumento del tempo di risoluzione dei problemi, in quanto il processo non conclude con il pompaggio della sostanza recuperata dallo skimmer al serbatoio di stoccaggio.
• Aumento dei costi di installazione, sono richiesti ulteriori e complessi sistemi di separazione.
• Aumento costi operativi, in quanto la presenza di acqua moltiplica i consumi energetici, soprattutto durante il pompaggio e durante il funzionamento degli impianti di separazione.

IL PROBLEMA DELL'EFFICACIA DEL RECUPERO MECCANICO (I)

Il recupero meccanico dell’olio sversato è la tecnica di pulizia più comunemente usata ad oggi. Il recupero meccanico avviene grazie all’uso di denominati disoleatore o "skimmer", i quali recuperano gli idrocarburi ed i grassi che galleggiano sulla superficie dell'acqua.

Ci sono diversi tipi di skimmer, tra cui i più diffusi quelli a stramazzo e quelli olefilici.

I primi, grazie all'azione di una pompa generalmente installata nello proprio skimmer, generano un flusso in ingresso attraverso un anello galleggiante. L’anello è tarato per galleggiare sull'acqua ma non su un liquido più leggero, come è il caso di più idrocarburi, in modo tale che il fluido in ingresso è, in teoria, l'olio versato.

I secondi eseguono un recupero molto più preciso grazie all'adesione della idrocarburi ad una superficie in movimento, generalmente rotatorio al quale l'acqua non aderisce. Gli skimmer oleofilici possono utilizzare diverse superfici di contatto per aderire gli idrocarburi, ad esempio spazzole, dischi, tamburo, mop.

In tutti i casi, gli idrocarburi vengono spinti in serbatoi temporanei dove sono immagazzinati durante le operazioni di pulizia.

Nonostante gli sforzi dei produttori per migliorare l'efficacia dei loro prodotti, la realtà è che l'efficienza di recupero (RE = recupero di efficienza,%) degli skimmer è molto inferiore al 100%. (L'efficienza di recupero viene definita come il rapporto tra il volume dell'olio e il volume totale recuperato dal skimmer, espresso in punti percentuali)

Ci sono diversi motivi che giustificano le prestazioni variabili ed imperfette degli skimmer:

• Tipo: Gli skimmer a stramazzo presentano un RE inferiore agli skimmers oleofili. Gli skimmer oleofili presentano notevoli differenze a seconda del tipo.
• Materiali di costruzione: Nel caso di skimmer oleofili è stato verificato da diversi studi l’essistenza di notevoli differenze nel RE a seconda del materiale utilizzato per la costruzione del materiale di contatto (polipropilene, polietilene, alluminio, pvc, acciaio inossidabile, ...).
• Velocità di funzionamento: Ogni tipo di skimmer ha una velocità d’operazione ideale (a seconda della viscosità del fluido recuperato) oltre la quale il contenuto di acqua nella sostanza recuperata è sempre in aumento, diminuendo in modo tale il RE.
• Viscosità della sostanza sversata al momento della pulizia
• Stato del mare e meteo: Quanto peggiore è  lo stato del mare e più alte le onde, tanto minore sarà il RE dello skimmer.

In sostanza, se l’efficienza di recupero (RE) in condizioni ideali degli skimmer esistenti sul mercato oscila tra il 50% ed il 85-90% si può dire che il RE reale difficilmente supererà il 50%. Le condizioni ideali possono essere date soltanto in caso di mare calmo assoluta ed in presenza di un’elevata concentrazione d’idrocarburi, oltre in impianti industriali.

La conseguenza è che la soluzione allo sversamento causa un ulteriore problema: la presenza in parti uguali di acqua nella sostanza recuperata e per tanto la necessità di purificarla in modo che essa possa tornare al mare con concentrazioni d’idrocarburi accettabili / legali.

SITUAZIONE TECNOLOGICA ATTUALE GLOBALE

Come sappiamo le nuove tecnologie sono basate nel risparmio energetico e nell'uso di energia “pulita”.

Il recupero di calore dai processi è sempre più presente nei settori industriale ed edile con risultati eccellenti. Della stessa maniera l’utilizzo di energie rinnovabili ed energie esistenti nel luogo di sfruttamento produce importanti risparmi economici e notevoli benefici ambientali.

Per settori:

• Settore automobilistico: Veicolo elettrico e veicolo ibrido. Stiamo presenziando la nascita del veicolo elettrico e dell’industria intorno: fabbricanti di veicoli, sviluppo di sistemi di ricarico, evoluzione delle batterie,…

• Settore nautica: La crescita del veicolo elettrico e delle tecnologie intorno ad esso ha spinto ad altri settori come quello della nautica allo sviluppo di nuovi prodotti con motorizzazione elettrica. Le energie rinnovabili stanno guadagnando una posizione rilevante come fonte di alimentazione principale o secondaria delle imbarcazioni elettriche.      

• Settore edile: Il recupero di calore dall’aria di estrazione di locali o dai fummi di caldaie e generatori sta producendo importanti benefici economici agli utenti e richiede una continua evoluzione tecnologica. Le energie rinnovabili sono sempre di più un attore principale nella autonomia energetica dei fabbricati.

• Settore industriale: La crisi economica ha portato paradossalmente ad un aumento dell’investimento in migliore tecniche che comportino notevoli risparmi energetici ed in conseguenza la riduzione dei costi produttivi. Inoltre, sempre più norme e regolamenti richiedono un maggiore controllo dei rifiuti prodotti e l'adozione di sistemi di trattamento.

Tutti i settori hanno sperimentato un importante salto tecnologico durante gli ultimi anni per quanto riguarda alla gestione energetica ed il rispetto per l’ambiente.

SITUAZIONE TECNOLOGICA ATTUALE OIL SPILL

Il settore ambientale marittimo, concretamente il settore della lotta contro l’inquinamento causato dagli sversamenti di idrocarburi non sta raccogliendo correttamente, in termini generali, il messaggio della società attuale. L’evoluzione tecnologica e la tendenza alla riduzione dei consumi energetici globali non hanno riflesso sugli equipaggiamenti disponibili per la lotta contro l’inquinamento.

• Motorizzazioni diesel altamente inefficienti ed inquinanti.

• Gestione inefficace delle centraline idrauliche e spreco di energia durante l’uso.

• Assenza assoluta di metodi di recupero di energia.

• Presenza minima di motorizzazione elettrica, assenza di contributo energetico rinnovabile.

• Inessitenza di planificazione energetica.

• Minima gestione elettronica: paura di black-out.

• Design antichi.

• Livello tecnologico minimo, e, innanzitutto.

• Scarsa attenzione alla efficacia reale dei processi.