Pulire la produzione "sporca" di piastrelle di ceramica

L'efficienza energetica in fornie in altre fasi del processo di produzione della ceramica è piuttosto bassa e gli inquinanti sono attualmente emessi a livelli insostenibili. Ma mentre i costi dei combustibili fossili aumentano e i governi impongono regolamenti sempre più severi sulle emissioni di carbonio, le aziende ceramiche si rivolgono sempre più a soluzioni creative per ridurre la loro impronta climatica.

"Le emissioni di anidride carbonica sono un problema comune a molte industrie ad alta intensità energetica, e qualsiasi misura primaria o secondaria che si implementa e che può ridurre le emissioni di anidride carbonica è buona", ha detto Dra Irina Celades Lopez, che è responsabile dell'area sostenibilità nella Istituto Tecnologico Ceramicocon sede a Castellón, una città della Spagna.

Luca Manzini, responsabile della gestione energetica del Ceramiche Atlas Concorde Spaparte del Gruppo Concorde in Italia e partner del progetto ETEKINA finanziato dall'UE, è d'accordo: "Tutti i gruppi ceramici qui in Italia stanno facendo enormi investimenti nell'efficienza energetica. C'è bisogno di molta energia termica per fare la ceramica. Noi cerchiamo di recuperare il calore di scarto per ridurre la nostra spesa principale, che è il gas naturale".

Con forni che possono raggiungere i 1250 gradi Celsius, inquinanti come l'anidride carbonica e l'anidride solforosa che vengono rilasciati, e litri di acqua potabile trasformati in acque reflue, l'industria della produzione di piastrelle di ceramica non ha la reputazione di essere esattamente ecologica.

Gabriele Frignani, che lavora per Gruppo SACMIuna multinazionale che fornisce tecnologie avanzate per il settore ceramico e non solo, fa notare che non ci si deve aspettare che gli industriali diventino improvvisamente eco-guerrieri, a meno che non ci sia un incentivo finanziario.

"L'industria, in generale, non è affatto interessata alle questioni ambientali, a meno che non sia in grado di trasformare questo argomento in un maggior fatturato", ha detto. "L'idea che un nuovo rinascimento in termini ambientali possa essere generato dal settore industriale non è solo romantica, ma completamente distaccata dalla realtà".

Per esempio, nell'ambito della produzione di piastrelle di ceramica, l'acqua viene aggiunta all'argilla grezza e ai materiali, ottenendo una miscela argilla/acqua chiamata barbottina caratterizzata da un contenuto di acqua del 32-38%. La barbottina viene asciugata in un essiccatore a spruzzo, l'acqua evapora e l'umidità viene ridotta a circa il 6-7%. Infine, le piastrelle di ceramica sono pressate.

Secondo Frignani, l'industria ceramica utilizza l'acqua potabile per questo processo semplicemente perché è più economico che depurare le acque reflue. Sebbene anche l'acqua venga espulsa da questo processo, non sono ancora state messe in atto misure per recuperarla, anche se sono stati condotti alcuni studi prospettici. Tuttavia, in Spagna i problemi di scarsità d'acqua hanno spinto l'industria a usare in parte acqua riciclata e in parte acqua potabile, e questo è un esempio che altri paesi potrebbero seguire. In realtà, l'acqua potabile è un requisito solo per la preparazione di smalti e inchiostri, a causa dei requisiti di alta qualità.

Ma si può risparmiare implementando processi più efficienti dal punto di vista energetico, e l'industria ceramica europea sta sperimentando gli scambiatori di calore a tubi di calore (HPHE) per recuperare l'energia persa dalle tubature dei forni caldi e trasferirla in un altro punto della catena di produzione.

Piuttosto che smaltire il calore, Ceramiche Atlas Concorde Spa vuole raccoglierlo e poi utilizzarlo in altri processi all'interno dell'impianto. Gli HPHE sviluppati nell'ambito del progetto ETEKINA aiuteranno in questo senso.

"In questo modo risparmieremo un po' di gas naturale. L'idea non è una svolta nella tecnologia, non è come andare sulla luna. È qualcosa che già facciamo in una certa misura. Ma fino ad ora non avevamo la tecnologia per recuperare l'energia di scarico del forno", ha detto Manzini.

Gli HPHE ETEKINA saranno testati su due forni presenti all'interno del nuovo impianto pilota di Ceramiche Atlas Concorde Spa. Luca Manzini prevede che l'iniziativa si tradurrà in un risparmio di 120.000-180.000 euro per l'impianto. Ciò corrisponde a 400.000 metri cubi di gas naturale, che rappresentano il 2% del calore complessivo prodotto.

"In realtà, sarà un po' di più, a causa del fatto che l'impianto ha un sacco di autoproduzione, per la presenza di un impianto di generazione all'interno dell'impianto stesso", ha detto.

All'interno dell'Istituto Tecnico della Ceramica in Spagna, Celades Lopez sta anche esaminando i tubi di calore come un potenziale veicolo per il trasferimento di calore all'interno degli impianti di ceramica. Per lei, uno dei principali vantaggi dei tubi di calore è che sono resistenti ai cambiamenti delle condizioni atmosferiche e sono veloci ed efficaci indipendentemente dalla temperatura o dalla pressione circostante.

"A volte nell'industria si possono trovare ambienti che sono molto corrosivi, con un sacco di inquinanti, e [i tubi di calore] continuano a funzionare correttamente", ha detto.

Il suo dipartimento è anche coinvolto nel progetto DREAM, che sta sviluppando un modello di simulazione per catalogare il comportamento termico dei prodotti ceramici durante la fase di cottura.

"[Il nostro obiettivo è] cercare di installare questi tubi di calore nella zona di raffreddamento della fase di cottura per armonizzare la temperatura durante lo stato di raffreddamento, che è [una] fase delicata nella produzione di piastrelle di ceramica", ha detto. La fase di raffreddamento della produzione di piastrelle di ceramica è particolarmente delicata perché lo stress all'interno dei pezzi di ceramica potrebbe causare rotture.

Anche Gabriele Frignani è coinvolto nel progetto DREAM. È un grande fan di come i tubi di calore possono essere utilizzati per trasportare il calore lontano dagli emettitori di calore e verso i consumatori di calore.

"Uno dei vantaggi nell'usare la tecnologia degli heat pipe è che siamo sempre sicuri che l'aria che spostiamo verso le altre macchine termiche del processo sia pulita. Non c'è mescolanza tra l'aria che riscaldiamo e l'aria che potrebbe essere potenzialmente contaminata dalla zona di cottura del forno, per esempio", ha detto.

L'efficienza dei tubi di calore è anche un po' più alta rispetto agli scambiatori di calore standard che sono usati per applicazioni simili.

Un altro metodo che può essere utilizzato per rendere la produzione di piastrelle di ceramica più "verde" è quello di utilizzare i macchinari esistenti in modo più efficiente dal punto di vista energetico. Manzini sta formando e informando i suoi collaboratori sui piccoli aggiustamenti che possono essere fatti nel processo di produzione delle piastrelle per aumentare l'efficienza.

"Se trovi un modo migliore per far funzionare i tuoi macchinari, è più economico, ma devi tenere conto anche delle persone. Le persone spesso non sono davvero disposte a cambiare le loro abitudini!", dice ridendo. "È un lavoro lungo ma deve essere fatto, in termini di consapevolezza".

Ma, tali modifiche sono a volte incompatibili con i risultati che un cliente può desiderare per una particolare piastrella. Ecco perché innovazioni come i tubi di calore di ETEKINA possono fornire valore.

"Se il mercato ti chiede piastrelle con certe caratteristiche specifiche, che sono ottenute solo attraverso [metodi] ad alto spreco energetico, almeno con ETEKINA sarai in grado di recuperare il calore che normalmente verrebbe sprecato, e riportarlo nell'impianto", ha detto Manzini.

Autore: Catherine Collins