Energia pulita

Un concetto innovativo di forno dimostra un elevato potenziale per l’ammodernamento delle linee di produzione esistenti di coil-coating, consentendo drastiche riduzioni del consumo energetico e delle dimensioni.

Ampiamente riconosciuto come il modo più efficace per preverniciare substrati di acciaio e alluminio, il coil-coating è un processo industriale continuo e altamente automatizzato per rivestire in modo efficiente nastri metallici. Dopo che la vernice è stata applicata sulla striscia di metallo, questa viene asciugata mentre i solventi evaporano. Successivamente la vernice viene polimerizzata fino ad una certa temperatura, dove i reticolanti aumentano l'adesione tra i pigmenti e la striscia metallica.

I forni di polimerizzazione convenzionali si affidano a ventilatori che consentono il trasferimento del calore tramite trasferimento di calore convettivo. La concentrazione minima di solventi necessaria per sostenere la loro combustione nell'aria è definita limite inferiore di esplosività. Al di sotto di questo livello la miscela è troppo magra per bruciare. Prevenire l'emissione di composti organici volatili comporta il recupero del solvente o la decomposizione termica, operazioni complesse e costose. Supportati dal progetto ECCO, finanziato dall'UE, i ricercatori hanno svelato un sistema di polimerizzazione prova di concetto che si dimostra promettente nel superare i problemi di cui sopra. Il sistema del forno è diviso in due sezioni. La prima è la sezione del bruciatore radiante, dove vengono emesse intense radiazioni infrarosse ad alte temperature derivanti dalla combustione del solvente che avviene all'interno di una struttura porosa ceramica. «Il secondo è il sistema di polimerizzazione pura che funziona a concentrazioni maggiori di solvente, consentendo l’utilizzo diretto dei solventi come combustibile per la generazione di calore», spiega il coordinatore del progetto Dimosthenis Trimis.

I fumi provenienti dai bruciatori radianti vengono convogliati nel forno di polimerizzazione, dove vengono miscelati con i vapori dei solventi. Questa miscela gassosa viene poi estratta dal forno di polimerizzazione ed alimentata al bruciatore radiante: i vapori dei solventi vengono utilizzati per alimentare il bruciatore, mentre il ricircolo dei fumi consente condizioni di funzionamento con concentrazioni di ossigeno inferiori alla concentrazione limite di ossigeno, garantendo la sicurezza contro le esplosioni. Le due unità sono separati da vetri che trasmettono gli infrarossi. I ricercatori hanno testato la capacità di diversi materiali di massimizzare la trasmissione nell'infrarosso e di resistere alle sollecitazioni termiche durante l'avvio, il funzionamento e lo spegnimento del forno. Sono stati inoltre sviluppati rivestimenti catalitici che impediscono la deposizione di sostanze carboniose sul vetro ad alte temperature. Il bruciatore poroso è costituito da materiali compositi avanzati a base di carburo di silicio che tollerano temperature di funzionamento più elevate rispetto ad altri materiali ampiamente utilizzati. È stata utilizzata una struttura sperimentale per testare la combustione dei solventi in mezzi porosi strutturati.

"Le soluzioni tecnologiche presentate da ECCO potrebbero contribuire notevolmente all'ammodernamento delle linee di produzione di coil-coating esistenti. Permettono di ridurre il consumo di energia di oltre il 50% rispetto alle installazioni di forni vecchi o nuovi. A parità di capacità produttiva, il forno di polimerizzazione ECCO è più compatto (70 % di volume inferiore) rispetto a quelli convenzionali che si affidano a unità aggiuntive come inceneritori rigenerativi o recuperativi," osserva Trimis. Il recupero dei vapori di solvente dal processo di essiccazione/essiccazione elimina la produzione di rifiuti. Inoltre, i bruciatori porosi radianti sono flessibili in termini di combustibile; possono funzionare sia con vapori di solventi che con gas naturale (o con una miscela di entrambi). Le applicazioni di Coil Coating abbondano nella vita di tutti i giorni. Numerosi elettrodomestici, tra cui frigoriferi, lavatrici e tostapane, utilizzano nella loro costruzione una qualche forma di acciaio o alluminio preverniciato. ECCO presenta una soluzione meno dispendiosa in termini energetici, rispettosa dell'ambiente ed economica per vari mercati.

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