Quando il problema non è la fiamma
Nel caso dei materiali organici porosi (come, ad esempio: fanghi essiccati da impianti di depurazione, biomasse granulari, rifiuti solidi organici generici…), il rischio non nasce quasi mai da una fiamma libera. Nasce prima, in silenzio, sotto forma di auto-riscaldamento spontaneo ed inizialmente blando.
Questo fenomeno è anche noto con il nome di smouldering: si tratta di una combustione lenta, senza fiamma, che può durare ore o giorni prima di manifestarsi in modo evidente.
Ed è proprio questo che lo rende pericoloso: quando ce ne si accorge, il processo è già avviato.
Smouldering: un fenomeno noto, ma difficile da governare
I fanghi essiccati sono particolarmente esposti al fenomeno dello smouldering perché combinano:
● struttura porosa
● presenza di materiale organico potenzialmente reattivo
● umidità residua
● possibilità di contatto prolungato con ossigeno.
Negli impianti industriali, questo si traduce in:
● problemi negli essiccatori
● criticità negli stoccaggi
● rischio di incendio
● difficoltà nella gestione operativa.
Comprendere quando e perché il processo si innesca è l’unico modo per prevenirlo.
Il limite degli approcci tradizionali
Studiare lo smouldering non è banale: il fenomeno avviene su grandi masse eterogenee, mentre la maggior parte delle tecniche di laboratorio lavora su campioni piccoli e omogenei (DSC, TGA…) per investigare le proprietà termo-chimico fisiche dei campioni.
Questo scarto di scala rende spesso poco rappresentativi:
● i risultati dei test termogravimetrici standard
● le prove su pochi milligrammi di materiale
● i modelli puramente teorici.
Per colmare questo gap, serve un approccio sperimentale diverso.
La Macro TGA Industriale: portare la realtà delle aziende in laboratorio
Per affrontare il problema, K-INN Tech ha sviluppato un apparato sperimentale dedicato: la Macro TGA Industriale.
Si tratta di un sistema che consente di:
● testare centinaia di grammi di materiale (fino al chilo, in funzione della densità del materiale indagato)
● operare a temperature e atmosfere controllate
● monitorare in continuo e simultaneamente: perdita di peso, temperatura e prodotti di reazione.
La temperatura viene misurata:
● nel cuore del materiale, dove tipicamente ha origine l’innesco
● in vari punti dell’atmosfera circostante, per una correlazione puntuale tra reazione e condizioni ambientali.
Il campione è inserito in un crogiuolo forato, in modo che l’ossigeno (o altre atmosfere) possa permeare efficacemente la matrice solida.
Cosa mostra la sperimentazione
Con questo setup, il fenomeno dell’auto-riscaldamento dei materiali organici porosi può essere riprodotto in modo controllato su scala di laboratorio. I risultati mostrano che:
● La quantità di ossigeno governa la velocità delle reazioni: più ossigeno è disponibile, più rapido è il riscaldamento
● Le reazioni a bassa temperatura sono di natura chimica, non biologica: questo è un aspetto cruciale, spesso frainteso nella pratica industriale
● La granulometria ha un ruolo determinante: con una superficie specifica più elevata, c’è un maggiore rischio di innesco.
Questi elementi permettono di passare da una gestione reattiva a una prevenzione basata su dati.
Dalla diagnosi alla prevenzione operativa
Sulla base dei test in Macro TGA Industriale, è possibile:
● valutare la tendenza all’innesco di fanghi e materiali organici granulari
● confrontare diverse condizioni di processo e stoccaggio
● definire procedure operative per ridurre o eliminare il rischio di auto-riscaldamento, agendo così anche sulla sicurezza di processo
● gestire e sfruttare in modo controllato l’energia termica prodotta dal fenomeno.
Conclusioni
Lo smouldering non è un evento imprevedibile: è un fenomeno chimico-fisico che segue regole precise, individuabili mediante un adeguato monitoraggio del materiale specifico e del processo.
Misurare ciò che accade prima che si sviluppi un vero e proprio incendio, è l’unico modo per evitarlo.
Se gestisci essiccatori o hai a che fare con fanghi essiccati e/o materiali organici porosi, per capire il reale rischio di auto-innesco nei tuoi processi o nei tuoi stoccaggi è necessaria una valutazione sperimentale su scala rappresentativa. Scrivici a info@k-inntech.it
