Scrubber navali: cosa sono, come funzionano e perché gli ugelli fanno la differenza

Magazine, PNR Service Lab

Cosa sono gli scrubber navali

Negli ultimi anni il termine “scrubber” è diventato familiare anche a chi non lavora nel settore marittimo, complice l’attenzione crescente all’inquinamento generato dal trasporto marittimo. Ma cosa sono esattamente gli scrubber navali, come funzionano e, dal punto di vista tecnico, perché la loro efficacia dipende in larga parte dagli ugelli?

Uno scrubber navale, o sistema EGCS (Exhaust Gas Cleaning System), è un impianto installato a bordo delle navi per ridurre gli ossidi di zolfo (SOx) e le polveri presenti nei gas di scarico dei motori marini, prima del loro rilascio nell’atmosfera.

La loro diffusione è legata soprattutto all’entrata in vigore delle normative IMO (International Maritime Organization) sul contenuto massimo di zolfo nei combustibili marini: le navi che non utilizzano carburanti a basso tenore di zolfo devono infatti dotarsi di un sistema di abbattimento per rispettare i limiti imposti.

In pratica, lo scrubber è una torre di lavaggio (spesso chiamata anche “torre di lavaggio scrubber”) attraverso cui passano i gas di scarico del motore.

All’interno della torre, un liquido di lavaggio — solitamente acqua di mare o acqua dolce trattata con un reagente alcalino — viene nebulizzato a contatto con i fumi. Il liquido assorbe chimicamente gli ossidi di zolfo e trattiene parte delle polveri, prima di essere trattato e scaricato o ricircolato.

Uno scrubber navale, o sistema EGCS (Exhaust Gas Cleaning System), è un impianto installato a bordo delle navi per ridurre gli ossidi di zolfo (SOx) e le polveri presenti nei gas di scarico dei motori marini, prima del loro rilascio nell’atmosfera

EGCS: il nome tecnico dietro lo "scrubber"

Nella documentazione tecnica e normativa, lo scrubber navale è indicato con la sigla EGCS (Exhaust Gas Cleaning System).

La distinzione non è solo terminologica: mentre “scrubber” è il termine colloquiale con cui il sistema viene indicato anche al di fuori degli ambienti tecnici, “EGCS” è il termine presente nella documentazione di classe, nei capitolati di progetto e nelle specifiche tecniche.

Un sistema EGCS comprende, oltre alla torre di lavaggio e agli ugelli di nebulizzazione, anche il sistema di trattamento dell’acqua di scarico (per gli impianti open loop e hybrid, di cui parleremo tra poco), le pompe di ricircolo, la strumentazione di monitoraggio continuo delle emissioni (CEMS) richiesta dalla normativa, e i sistemi di controllo che regolano la portata del liquido di lavaggio in funzione del carico del motore.

Come funziona uno scrubber: le principali tipologie

Esistono tre configurazioni principali di scrubber navale. 

In tutte e tre le configurazioni, il principio fisico alla base del processo è lo stesso: la superficie di contatto tra il liquido di lavaggio e i gas di scarico determina l’efficienza di rimozione degli inquinanti. Più fine e uniforme è la nebulizzazione del liquido, maggiore è la superficie disponibile per la reazione chimica con gli SOx e per la cattura delle polveri.

SCRUBBER A CIRCUITO APERTO | OPEN LOOP

Utilizza direttamente l’acqua di mare come liquido di lavaggio, sfruttandone la naturale alcalinità per neutralizzare gli SOx. L’acqua, dopo il trattamento, viene scaricata in mare entro i limiti previsti dalla normativa.

SCRUBBER A CIRCUITO CHIUSO | CLOSED LOOP

Utilizza acqua dolce trattata con un reagente alcalino (tipicamente soda caustica), che viene ricircolata a bordo. È la soluzione richiesta nelle aree portuali e nelle zone marine in cui lo scarico diretto in mare non è consentito.

SCRUBBER IBRIDO | HYBRID

Combina le due modalità, consentendo alla nave di operare a circuito aperto in mare aperto e di passare a circuito chiuso in prossimità della costa o in porto.

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Il ruolo degli ugelli e delle lance a spruzzo negli scrubber navali

È qui che entra in gioco la componente, spesso meno visibile ma tecnicamente più critica, di uno scrubber: il sistema di ugelli che nebulizza il liquido di lavaggio all’interno della torre.

Un ugello non correttamente dimensionato per le condizioni operative dello scrubber (portata dei gas di scarico, pressione disponibile, caratteristiche del liquido di lavaggio) può ridurre sensibilmente l’efficienza di abbattimento, indipendentemente dalla qualità del resto dell’impianto. Tra i fattori che incidono maggiormente:

Spettro di goccia

Una nebulizzazione troppo grossolana riduce la superficie di contatto disponibile per la reazione chimica; una nebulizzazione troppo fine, invece, può comportare un consumo eccessivo di energia per la pressurizzazione del liquido.

Copertura della sezione della torre

La distribuzione del liquido deve coprire uniformemente l'intera sezione della torre di lavaggio, evitando zone di gas non trattato.

Resistenza dei materiali

Gli ugelli sono esposti in modo continuativo all'acqua di mare, a reagenti alcalini e a gas caldi e corrosivi, motivo per cui la scelta dei materiali (leghe resistenti alla corrosione) è determinante per la durata dell'impianto.

PNR Italia progetta e fornisce ugelli e lance a spruzzo per sistemi di scrubbing navale, con spettro di goccia calibrato sulle condizioni specifiche di ciascun impianto e materiali selezionati per resistere agli ambienti più aggressivi. Lo stesso approccio tecnico è alla base delle nostre soluzioni per la desolforazione industriale a terra (DeSOx), un ambito in cui i principi di funzionamento e, in buona parte, anche la tecnologia degli ugelli impiegati sono sostanzialmente gli stessi.

Per approfondire le soluzioni PNR Italia dedicate al settore marittimo, visita la pagina “Industria Navale”. Per un confronto diretto con l’applicazione DeSOx a terra, la sezione dedicata alla desolforazione nella pagina Abbattimento di Sostanze Inquinanti offre una panoramica completa dei processi e dei prodotti di PNR Italia.

La parola all'esperto

Due domande a Stefano Bissaco, Sales Manager ed esperto di raffreddamento e trattamento dei gas in PNR Italia, sulle criticità tecniche degli ugelli negli impianti EGCS.

Quali sono i materiali più adatti per gli ugelli di uno scrubber navale, considerando l'ambiente estremamente corrosivo in cui operano?

L’ugello di uno scrubber convive ogni giorno con acqua di mare, reagenti alcalini e gas di scarico caldi e acidi: è una delle applicazioni più aggressive che affrontiamo. Per questo motivo si utilizzano tipicamente leghe ad alta resistenza alla corrosione, come gli acciai superduplex o le leghe a base di nichel, evitando materiali standard che in pochi mesi si degraderebbero.

La scelta del materiale non è mai standard: dipende dalla configurazione dello scrubber (open loop, closed loop o hybrid) e dalla composizione specifica del liquido di lavaggio impiegato a bordo.

Come si evita che gli ugelli si intasino quando si utilizza acqua di mare non trattata, come nei sistemi open loop?

È uno dei problemi più comuni. L’acqua di mare non trattata contiene sedimenti, organismi marini e particolato che possono ostruire gli ugelli a causa di passaggi troppo stretti. La soluzione progettuale si articola in due direzioni: da un lato si scelgono geometrie con un passaggio libero più ampio, meno sensibili all’intasamento rispetto a un ugello ad alta pressione con orifizio ridotto; dall’altro si dimensionano correttamente la portata e la pressione di esercizio in fase di progetto, in modo da mantenere una velocità di attraversamento che limiti l’accumulo di depositi.

Una manutenzione programmata resta comunque necessaria, ma un ugello ben progettato per l’applicazione riduce sensibilmente la frequenza degli interventi.

Domande frequenti

Come funziona uno scrubber?

Uno scrubber navale fa passare i gas di scarico del motore attraverso una torre di lavaggio in cui un liquido — acqua di mare o acqua dolce trattata — viene nebulizzato a contatto con i fumi. Il liquido assorbe chimicamente gli ossidi di zolfo e trattiene parte delle polveri prima che i gas vengano rilasciati nell’atmosfera.

 

Che cos’è una torre di lavaggio scrubber?

È la struttura in cui avviene il processo di lavaggio dei gas di scarico: i fumi entrano dal basso e risalgono la torre, incontrando il liquido di lavaggio nebulizzato dagli ugelli installati lungo la sua sezione.

Che differenza c’è tra gli scrubber a circuito aperto, chiuso e ibrido?

Lo scrubber a circuito aperto utilizza acqua di mare come liquido di lavaggio e la scarica in mare dopo il trattamento. Lo scrubber a circuito chiuso utilizza acqua dolce trattata con un reagente alcalino, ricircolata a bordo. Lo scrubber ibrido combina entrambe le modalità, consentendo alla nave di adattarsi alle diverse aree operative.

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