I tradizionali processi di essiccazione industriale consumano enormi quantità di energia e hanno un impatto profondamente negativo sul clima a causa della combustione di fonti fossili necessarie per riscaldare l’aria. L’essiccazione industriale è un passaggio fondamentale ampiamente utilizzato in numerosi settori cruciali, tra cui l’industria della carta, del cemento e quella chimica. Risulta essere una fase chiave anche nella produzione, elaborazione e trattamento di minerali, prodotti alimentari o detergenti. Innumerevoli materiali e materie prime vengono regolarmente essiccati per poterne garantire la conservazione, consentire ulteriori lavorazioni o mantenerne inalterata la qualità nel tempo. Fino ad oggi, i processi attuali si sono basati in modo quasi esclusivo sull’utilizzo di aria calda, un metodo che comporta inevitabilmente un massiccio impiego di gas naturale. Questa forte dipendenza non solo aumenta drasticamente le emissioni di anidride carbonica, ma comporta anche una notevole inefficienza di base, poiché una parte significativa dell’energia termica generata viene costantemente dispersa e persa direttamente nell’atmosfera attraverso l’aria calda di scarico.
Il vapore surriscaldato come alternativa sostenibile e innovativa
Per superare questi limiti ecologici ed economici, i ricercatori del Fraunhofer IGB (Istituto per l’Ingegneria Interfaciale e le Biotecnologie) hanno sviluppato un approccio completamente nuovo e promettente per promuovere la decarbonizzazione industriale. Attraverso il progetto di ricerca denominato LowCarbDry, condotto in stretta collaborazione con partner industriali di primo piano come Evonik Operations GmbH e Pergande Group, il team di esperti sta sostituendo la tradizionale aria calda con il vapore surriscaldato a pressione atmosferica. Questo innovativo processo a circuito chiuso si distingue per la sua straordinaria capacità di minimizzare la perdita di calore verso l’esterno, rendendolo nettamente superiore ai metodi convenzionali. Antoine Dalibard, ricercatore presso l’istituto tedesco, sottolinea come la chiusura del circuito del gas di processo ottimizzi in modo straordinario l’efficienza energetica. Inoltre, il vapore in eccesso che viene rilasciato direttamente dall’essiccazione del prodotto può essere successivamente condensato. Questa specifica operazione produce un prezioso calore di condensazione che si assesta a una temperatura compresa tra i novanta e i cento gradi centigradi, energia termica che può essere immediatamente riutilizzata per alimentare molteplici altri processi aziendali o convogliata all’interno di una rete di teleriscaldamento locale.
Il ruolo chiave della pompa di calore e dell’elettrificazione
Un elemento centrale di questa vera e propria rivoluzione tecnologica è l’integrazione di sistemi avanzati per il recupero e la trasformazione dell’energia. L’intero processo viene ulteriormente elettrificato grazie all’impiego di una pompa di calore, la quale svolge il compito fondamentale di innalzare la temperatura del vapore di scarto derivante dal processo di essiccazione stesso, affinché questo calore possa essere reimmesso in un ciclo continuo e virtualmente inesauribile. L’uso del vapore apre anche le porte all’impiego di un sistema basato sulla ricompressione meccanica del vapore. In questo scenario, appositi compressori intervengono meccanicamente per aumentare la pressione del vapore in eccesso generato durante l’asciugatura dei materiali. Questo vapore compresso viene poi condensato e riutilizzato per fornire il calore originariamente richiesto per avviare il macchinario. Convertire l’infrastruttura termica per farla dipendere interamente dall’elettricità è un passo decisivo e ineludibile per concretizzare un netto taglio dell’impronta ecologica dell’industria.
Automazione intelligente per sfruttare le energie rinnovabili
Oltre all’implementazione puramente meccanica e termodinamica, il team di ricerca ha introdotto sofisticati sistemi digitali in grado di ottimizzare il funzionamento degli impianti. Abbinando queste soluzioni a un innovativo sistema di controllo basato su modelli predittivi, l’impianto acquisisce la capacità di gestire i flussi di lavoro in modo estremamente flessibile e dinamico. Questo controllo intelligente consente al sistema di operare a pieno regime principalmente nei momenti in cui l’energia elettrica risulta più economica, sfruttando i fisiologici picchi di elevata disponibilità di energie rinnovabili sulla rete elettrica nazionale. Questa strategia non solo incrementa concretamente la quota di elettricità verde utilizzata all’interno del ciclo produttivo, ma abbatte ulteriormente i costi operativi per le aziende. L’unione sinergica di questi tre approcci innovativi, ovvero la tecnologia a vapore, i sistemi a pompa di calore e la flessibilità operativa automatizzata, permette di abbattere i consumi energetici fino all’ottanta percento. Si tratta di un traguardo formidabile che accelera in modo tangibile la transizione energetica all’interno dell’industria manifatturiera pesante.
Applicazioni pratiche e prospettive future per i settori produttivi
La versatilità intrinseca di questa nuova frontiera tecnologica ne garantisce un potenziale di adozione vastissimo in svariati comparti di trasformazione. La tecnologia dell’essiccazione elettrica con vapore surriscaldato può infatti essere integrata senza particolari ostacoli in una grandissima varietà di macchinari industriali, compresi gli essiccatori a nastro, a tamburo e a spruzzo. Il team ha già testato con pieno successo il processo in un’ampia gamma di applicazioni reali, dimostrando la capacità di trattare materie prime minerali, materiali da costruzione, scarti e residui organici, arrivando a includere anche alimenti come il couscous, larve di insetti e mangimi per animali. Durante tutte le fasi di sperimentazione, la qualità organolettica e fisica del prodotto finale è stata perfettamente preservata, mantenendo costantemente altissimi livelli di prestazione. I partner coinvolti nel progetto hanno già messo in funzione i primissimi sistemi pilota industriali, fornendo la prova definitiva che il futuro di un’industria sostenibile, circolare e totalmente elettrificata è oggi una solida realtà ingegneristica.