Il sistema di abbattimento sviluppato è costituito da:
Un filtro a carboni attivi;
Un filtro HEPA;
Un tubo di flusso connesso ad un aspiratore di media portata.
Il processo di abbattimento tramite filtrazione HEPA (High-Efficiency Particulate Air) indica uno standard di efficienza nel filtraggio dell’aria. I filtri classificati HEPA sono in grado di bloccare quasi il 100% delle particelle di dimensioni fino a 0,3 micron.
In Europa i filtri per l’abbattimento del particolato, come quelli HEPA, sono suddivisi in tre gruppi.
I tre gruppi sono indicati dalla prima lettera:
E – EPA | Efficient Particulate Air filter
H – HEPA | High Efficiency Particulate Air filter
U – ULPA | Ultra Low Penetration Air filter
I tre gruppi sono poi suddivisi in differenti classi: E10, E11, E12, H13, H14, U15, U16.
La classe di filtro più comune nei purificatori d’aria per ambianti indoor di tipo domestico è la H13, che dovrebbe arrivare a rimuovere almeno il 99,95% delle particelle fino a 0,3 micron.
Generalmente I filtri HEPA sono costituiti da pannelli ripiegati di microfibra di vetro.
Queste fibre hanno generalmente un diametro che va dai 0,5 ai 2 micron con spazi tra fibra e fibra che può essere di gran lunga maggiore ai 0,3 micron delle particelle più piccole che riescono a bloccare.
Quattro sono i meccanismi principali alla base della funzione di blocco del particolato di diverse dimensioni nei filtri HEPA:
1) effetto setaccio (o diffusione);
2) intercezione;
3) impatto inerziale;
4) attrazione elettrostatica.
L’intercezione e l’impatto inerziale bloccano le particelle di maggiori dimensioni (sopra gli 0,4 micron). L’impatto inerziale, in particolare, viene favorito da un flusso d’aria più elevato.
L’attrazione elettrostatica viene di rado implementata perché meno efficiente ed energivora.
L’immagine che segue mostra i meccanismi di blocco del particolato nei filtri di tipo HEPA.
I filtri HEPA non sono in grado di filtrare i gas, gli odori e i composti organici volatili (VOC).
Per questo vengono quasi sempre abbinati ad un filtro adsorbente a carboni attivi o equivalente.
Il carbone attivo utilizzato diffusamente come principale materiale adsorbente è prevalentemente di origine vegetale, opportunamente lavorato e trattato assume forme di granuli, scaglie o cilindretti, questi ultimi aventi dimensioni di qualche millimetro.
I filtri adsorbenti a carboni attivi vengono impiegati nel settore industriale su impianti di processo e di risanamento dell’ambiente di lavoro per la tutela della qualità dell’aria, per esempio, nei settori:
rimozione/recupero solventi o miscele di solventi;
depurazione dell’aria da processi produttivi;
disoleazione di aria compressa;
deodorazione di aria esausta e gas di sfiato;
rimozione di sostanze nocive negli impianti di condizionamento.
La tabella che segue riporta alcuni dei materiali utilizzati per l’abbattimento dei composti gassosi:
Il carbone è contenuto in pannelli, tasche, cartucce o semplicemente inserito in contenitori di calcolate dimensioni formanti il letto di attraversamento (adsorber bed) del fluido gassoso contenente l’inquinante da adsorbire.
Le capacità adsorbenti del carbone attivo sono particolarmente indicate per l’abbattimento di composti organici con peso molecolare compreso tra 50 e 200; composti organici con peso molecolare minore non vengono adsorbiti sufficientemente a causa delle piccole dimensioni.
La capacità di adsorbimento viene espressa in peso percentuale ovvero in kg di contaminante organico adsorbito per 100 kg di carbone attivo impiegato. Tale capacità è compresa tra valori minimi di 1% fino a valori massimi del 30%.
L’efficienza dei filtri a carbone attivo è condizionata da una serie di parametri quali il peso molecolare e la concentrazione degli inquinanti, la temperatura, l’umidità, la pressione e la presenza di particolato nel flusso da trattare. La presenza di particolato, andando a ridurre le microporosità del carbone, ne riduce l’efficienza di adsorbimento pertanto esso va catturato a monte con opportuni pre-filtri. Il sistema di abbattimento sviluppato si basa su di un purificatore di aria, appositamente modificato per ottimizzarne il funzionamento nel sistema GrinBox.
Nella tabella che segue sono riportati i tipi di filtro che compongono il prototipo sviluppato e che sarà testato nelle successive fasi del progetto.
Il CADR (Clean Air Delivery Rate) è un valore che indica il volume di aria priva di particelle inquinanti emessa da un purificatore in un determinato lasso di tempo.
L’immagine che segue mostra il prototipo del sistema di abbattimento che è composto da:
– una scheda elettronica per la gestione dell’aspirazione (attivazione del filtro) da remoto (controllato dal sistema di monitoraggio sviluppato);
– un aspiratore di tipo rotativo a pale e il filtro
L’immagine che segue mostra il sistema GrinBox sviluppato e costituito dai due prototipi del sistema di monitoraggio e del sistema di abbattimento.
