Nel mondo della cogenerazione, l’efficienza energetica è solo una parte dell’equazione. L’altra, sempre più centrale, riguarda l’impatto ambientale delle emissioni prodotte durante la combustione. Comprendere cosa viene rilasciato in atmosfera e perché è essenziale non solo per rispettare le normative, ma anche per garantire un futuro sostenibile all’intero settore energetico.
La combustione e la composizione dell’atmosfera
Partiamo da un dato fondamentale: l’atmosfera terrestre è composta principalmente da azoto (N₂) 78% e ossigeno (O₂) 20,9%, con tracce di altri gas come CO₂, H₂O, CH₄, NOx, O₃ e altri idrocarburi. Durante la combustione nei motori, alcune di queste molecole vengono trasformate, altre si formano ex novo, generando un mix di emissioni con impatti ambientali molto diversi.
Cosa esce davvero da un motore cogenerativo?
Le emissioni principali possono essere suddivise in diverse categorie:
1. Anidride Carbonica (CO₂)
È il prodotto naturale di una combustione completa. Non è tossica, ma è il gas serra più diffuso. Anche se inevitabile, la sua riduzione passa per l’ottimizzazione del rendimento e per l’utilizzo di combustibili rinnovabili o a basso impatto.
2. Monossido di Carbonio (CO)
Altamente tossico, si forma in condizioni di combustione incompleta, tipicamente in miscele ricche dove manca ossigeno. È incolore, inodore e potenzialmente letale anche a basse concentrazioni.
3. Idrocarburi incombusti (HC, NMHC, CH₄)
Particolarmente presenti in combustioni incomplete, questi composti contribuiscono alla formazione dello smog fotochimico e, nel caso del metano, sono potenti gas serra.
4. Ossidi di Azoto (NOx)
Si formano ad alte temperature in presenza di eccesso di ossigeno (tipico delle miscele povere). Sono precursori dello smog e responsabili della formazione di ozono troposferico e piogge acide.
5. Formaldeide (CH₂O)
Prodotto tossico che si forma nei motori a miscela povera. È considerato un gas pericoloso e regolamentato in molti Paesi per i suoi effetti sulla salute.
6. Diossido di Zolfo (SO₂)
Prodotto dalla combustione di combustibili contenenti zolfo (ad esempio gas da discarica o biogas non trattato). È tra i principali responsabili delle piogge acide.
Miscele di combustione e impatto sulle emissioni
Miscele Ricche (AFR < 16.09:1)
- Maggior presenza di CO e HC
- Minor quantità di NOx
- Temperatura di combustione più bassa
- Rischio di combustione incompleta e produzione di fuliggine
Miscele Povere (AFR > 16.09:1)
- Maggior produzione di NOx
- Minor presenza di CO e HC
- Temperatura elevata nella prima fase di combustione
- Potenziale incremento della formazione di ozono in atmosfera
Miscele Stechiometriche (AFR ≈ 16.09:1)
- Miglior equilibrio tra potenza ed emissioni
- Scarico più “pulito”, ma con emissioni misurate su tutti i fronti
- Rischio di NOx se non gestita correttamente
Come ridurre le emissioni nella cogenerazione
Oggi esistono strategie tecniche e gestionali per minimizzare le emissioni dei motori cogenerativi:
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Controllo del rapporto aria/combustibile
Agire sull’AFR consente di bilanciare prestazioni ed emissioni. -
Gestione dell’anticipo di accensione
Un anticipo eccessivo aumenta la permanenza dei gas caldi in camera di combustione, favorendo i NOx. -
Trattamento del gas combustibile
Rimuovere H₂S e altre impurità evita la formazione di SO₂ e fenomeni corrosivi. -
Post-trattamento dei gas di scarico
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Catalizzatori ossidanti (OXI) per CO e HC
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SCR (Selective Catalytic Reduction) per i NOx
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Filtri antiparticolato per le particelle carboniose
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Utilizzo di combustibili a basso impatto
Biogas, syngas trattato, idrogeno e miscele rinnovabili possono migliorare drasticamente il profilo emissivo.
Perché tutto questo conta
Oltre al rispetto delle normative ambientali, la riduzione delle emissioni rappresenta:
- Un’opportunità di ottimizzazione economica (meno multe, incentivi, certificazioni verdi)
- Un passo verso una produzione energetica sostenibile
- Un vantaggio competitivo sul mercato sempre più sensibile all’impatto ambientale
Conclusioni
Nel settore della cogenerazione, efficienza ed ecologia devono andare di pari passo. Conoscere la composizione dei gas di scarico e le loro implicazioni è il primo passo per un’azione consapevole e responsabile. La gestione della combustione, l’utilizzo di combustibili idonei e l’adozione di tecnologie di trattamento sono oggi strumenti imprescindibili per ridurre l’impatto ambientale e migliorare la qualità dell’aria che tutti respiriamo.
