Riassunto:
In molti settori come quello alimentare, chimico, dei materiali da costruzione e dei prodotti farmaceutici, l'essiccazione è un collegamento di processo indispensabile. Dalla disidratazione di frutta e verdura, alla conservazione di cereali e spezie, alla produzione di latte in polvere, caffè solubile, fertilizzanti, prodotti tessili e farmaceutici, l'essiccazione è indispensabile. Tuttavia, il metodo di essiccazione ad aria calda attualmente ampiamente utilizzato comporta un elevato consumo energetico e l’energia necessaria proviene ancora principalmente dalla combustione del gas naturale, che non solo comporta notevoli emissioni di carbonio, ma provoca anche la perdita diretta di una grande quantità di calore di scarto.
Istituto Fraunhofer per l'ingegneria delle interfacce e la biotecnologia, Germania I ricercatori dell'IGB stanno esplorando delle alternative: utilizzare l'elettricità per generare vapore surriscaldato, essiccandolo in un sistema chiuso e recuperando e riciclando il calore per migliorare l'efficienza energetica e la sostenibilità dei processi di essiccazione industriale.
Il cosiddetto vapore surriscaldato si riferisce al vapore secco che viene riscaldato a una temperatura superiore alla temperatura di vaporizzazione dopo che l'acqua bolle e vaporizza. Il sistema proposto dal gruppo di ricerca utilizza vapore surriscaldato ad alta temperatura per rimuovere l’umidità dai materiali bagnati, producendo successivamente vapore in eccesso contenente umidità. Invece di scaricare questa parte del vapore direttamente nell’aria come nel processo tradizionale, il nuovo sistema prima lo raffredderà e lo condenserà in acqua, recuperando al tempo stesso l’energia termica a una temperatura di circa 90-100 gradi Celsius per l’utilizzo in altri processi industriali.
Per migliorare ulteriormente l'efficienza, i ricercatori hanno anche aggiunto una speciale pompa di calore al dispositivo di asciugatura. Le pompe di calore comprimono il vapore in eccesso e ne aumentano la temperatura in modo che il calore possa essere recuperato e utilizzato per la successiva essiccazione. Rispetto al modello tradizionale che prevede il riscaldamento continuo dell'aria esterna e la conseguente dispersione di parte del calore, questa soluzione equivale a "riutilizzare" ripetutamente la stessa energia termica in un sistema chiuso.
Il sistema integra inoltre funzioni di controllo intelligenti per determinare il miglior tempo di funzionamento dell'apparecchiatura di essiccazione. Per le aziende manifatturiere che fanno affidamento su fonti di energia rinnovabile come l’energia eolica e il fotovoltaico, ciò significa che le apparecchiature possono scegliere di funzionare durante i periodi in cui l’energia verde è sufficiente e i prezzi dell’elettricità sono più bassi, riducendo così ulteriormente i costi operativi.
La tecnologia del vapore surriscaldato può essere adattata a una varietà di apparecchiature di essiccazione, inclusi essiccatori a nastro, essiccatori a tamburo e essiccatori a spruzzo. L'obiettivo del gruppo di ricerca è ridurre il consumo di energia per l'essiccazione da metà a un quarto rispetto alla tecnologia tradizionale. L'effetto reale sarà influenzato da fattori quali il metodo di asciugatura e il livello di temperatura.
I ricercatori hanno condotto test di laboratorio su materie prime minerali, materiali da costruzione e alimenti. I risultati mostrano che questa nuova tecnologia di essiccazione può ridurre il consumo energetico fino all’80% se combinata con una pompa di calore e un sistema di controllo intelligente. Attualmente è stato messo in funzione un sistema pilota di essiccazione a spruzzo che utilizza vapore surriscaldato, il che indica che la tecnologia sta facendo un passo avanti verso le applicazioni industriali pratiche.
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