Studio della reattività delle miscele biomassa-polimero sotto forma di polveri. = Study of the reactivity of biomass-polymer mixtures in the form of powders.

Studio della reattività delle miscele biomassa-polimero sotto forma di polveri. La crescente produzione di plastica e l’esigenza di trovare nuovi modi per produrre energia e carburanti hanno fatto della co-pirolisi una possibile risposta (1). L’utilizzo di materiali di scarto, come le biomasse e i residui delle lavorazioni dell’industria della plastica sembra una soluzione ottimale. In questa tesi sono state utilizzate miscele di quattro polveri pure: PET e EPS (plastiche), SANSA e SCARTO DELLA MACINAZIONE DEL MAIS (biomasse). L’obiettivo è di studiare l’esplosività delle polveri pure e delle loro miscele per capire se i processi di co-pirolisi di plastiche e biomasse possono comportare rischi di esplosione. Si vuole anche indagare se nella miscela si verificano delle interazioni che causano una deviazione dal comportamento atteso. Nella letteratura scientifica (2) sono presenti alcuni studi che hanno evidenziato come dalla co-pirolisi (una decomposizione termica senza l’apporto di ossigeno) si possano ricavare dei combustibili solidi, liquidi e gassosi paragonabili a quelli di fonte petrolifera. Inoltre, alcune miscele hanno rese maggiori quindi se ne prospetta il loro utilizzo estensivo. In questa tesi si studia la loro reattività, per investigare l’esplosività e la sensibilità a diversi inneschi dei componenti puri e delle miscele. Alcuni dei parametri che condizionano la pericolosità della polvere sono: l’umidità della polvere stessa, la sua dimensione, la sua composizione chimica, la temperatura e la pressione a cui si trova la nube di polvere. Allo scopo di determinare la capacità di polveri e miscele di provocare esplosioni sono stati eseguiti i test d’infiammabilità (secondo standard ISO/IEC 80079-20) e successivamente si sono misurati i parametri deflagranti (quali la pressione massima ottenibile dall’esplosione, la massima velocità di aumento della pressione durante l’esplosione, il limite inferiore di esplosività, secondo UNI EN 14034-1,2,3). A tale scopo si sono utilizzati la sfera di Siwek da 20l ed il forno GG. La distribuzione granulometrica è stata determinata mediante granulometro laser. Dai risultati sperimentali ottenuti sono emerse delle discrepanze con quanto atteso, che indicano la presenza di un effetto sinergico, ovvero un’interazione tra i componenti della miscela non prevedibile con le correlazioni analitiche. Per esempio, nelle MIT si sono registrate temperature inferiori a quelle attese e nella Pmax si sono osservati valori sia maggiori che minori (ed in questo caso l’effetto sinergico viene definito negativo). Il lavoro di questa tesi aiuta a chiarificare il comportamento delle miscele polimero-biomassa e le potenziali deviazioni in termini di Pmax, Kst, MIT, rispetto ai singoli componenti che possono determinare condizioni più severe in termini di sicurezza e conseguenze più gravose rispetto alle previsioni. (1) K.Veijonen, et al., “Biomass co-firing”, 2003. F.Pinto, et al., “Co-gasification study of biomass mixed with plastic wastes”, 2002. (2) Q.Jin et al. “Synergistic effects during co-pyrolisis of biomass and plastic: gas, tar, soot, char products and thermogravimetric study”, 2017.