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Ridurre l’inquinamento atmosferico delle stufe a legna

Ottobre 26th, 2019

Bruciare la legna appare semplice, ma, in realtà, è un processo sorprendentemente complicato che prevede sei distinte fasi durante le quali il legno massello viene gradualmente convertito in gas infiammabili, che vengono poi ossidati per produrre calore. In un processo di combustione ideale le uniche emissioni sarebbero l’anidride carbonica e l’acqua, ma, a dire il vero, vengono prodotti anche alcuni inquinanti.

Il fumo di legna scaturisce a causa del fatto che la legna è difficile da bruciare del tutto, soprattutto nelle condizioni presenti in una stufa relativamente semplice. Parte del problema è che non esiste una “legna standard”: una specie di albero brucia in un modo differente da un’altra e anche il contenuto di umidità e le dimensioni dei tronchi rivestono un ruolo, il che vuol dire che le stufe a legna devono essere progettate in modo da non essere troppo esigenti su ciò che c’è vi viene inserito.

Il risultato è che i fumi delle stufe a legna contengono alcune sostanze che possono essere classificate come inquinanti. Queste comprendono gas, liquidi e persino solidi. Alcuni dei gas sono responsabili del caratteristico odore di legna bruciata, il quale non è sempre gradito soprattutto nelle città congestionate. Gli inquinanti liquidi sono costituiti da catrami e creosoto che potrebbero condensarsi sulle pareti interne del camino dove si accumulano gradualmente e costituiscono un pericolo d’incendio. Infine, le particelle solide potrebbero essere trasportate a una certa distanza dalle correnti d’aria calda nei gas di combustione, ma alla fine giungeranno sulla Terra sotto forma di polvere e fuliggine.

Pertanto, gli inquinanti si possono suddividere in tre categorie:

  1. Quelli che derivano da una combustione incompleta

I principali inquinanti sono il monossido di carbonio, la fuliggine (cioè il carbonio), gli idrocarburi e i composti del catrame di legno (creosoto, ecc.).

  • Quelli che nascono dalle reazioni tra i componenti dell’aria

Questi sono costituiti per lo più da ossidi di azoto (NOx), che vengono generati sia dall’aria di combustione sia dal contenuto di azoto del legno stesso. Se il gruppo NOx viene ulteriormente scomposto, la maggior parte risulterà essere ossido nitrico (NO) e la maggior parte del resto è costituito dal biossido di azoto tossico (NO2).

  • Componenti inorganici del combustibile

Questa categoria si riferisce alla cenere.

Utilizzo di un convertitore catalitico per ridurre l’inquinamento atmosferico

I fumi che scaturiscono dalla combustione incompleta della legna possono essere ossidati in anidride carbonica e acqua, purché la temperatura sia corretta. Lo scopo di un convertitore catalitico è quello di abbassare tale temperatura così da poter ottenere più facilmente le condizioni appropriate. Comunque sia, nei fumi ci sono diversi inquinanti organici, ognuno dei quali richiede una soglia di temperatura diversa prima di ossidarsi. Per di più, tali inquinanti potrebbero trovarsi in fase gassosa, liquida o anche solida e la maggior parte dei catalizzatori che si usano per quest’applicazione promuove solo l’ossidazione degli inquinanti in fase gassosa.

Per fortuna, l’ossidazione degli inquinanti organici rilascia del calore (cioè è esotermica) pertanto il convertitore catalitico si mette in azione con quegli inquinanti che hanno la temperatura di spegnimento più bassa a circa 225oC e poi diventa più caldo. All’aumentare della temperatura raggiunge la temperatura di spegnimento della luce per ulteriori inquinanti, che potrebbero essere passati alla fase gassosa, e questi rilasciano più calore e così via in un circolo virtuoso. Per tale ragione, un convertitore catalitico che funziona bene spesso diventa incandescente. Una volta che la temperatura raggiunge circa 600oC, qualsiasi materia organica (indipendentemente dalla fase in cui si trova) che finora ha resistito all’ossidazione catalitica brucerà semplicemente. Questo è il motivo per il quale i convertitori catalitici che si usano nelle stufe a legna sono spesso indicati come “combustori catalitici”.

Progettare un’efficiente stufa catalitica a legna, o a biomassa, non è semplicemente una questione di partire da un modello standard e inserire un catalizzatore nella canna fumaria. Una stufa catalitica ben progettata utilizza il calore emesso dal convertitore catalitico come parte della sua uscita, piuttosto che sprecarlo nel camino e garantisce anche che il convertitore catalitico funzioni a una temperatura sufficientemente alta da bruciare il catrame che vi cade sopra.

Ci sono tanti aspetti da considerare, pertanto, se non si avesse familiarità con la tecnologia, il team di Whitebeam offre linee guida di progettazione e consigli per aiutare i produttori di stufe a fare una scelta informata sulla soluzione migliore per ridurre le emissioni della propria gamma di prodotti.