High-Voltage Solutions per il riciclaggio dei materiali

In Svizzera, ci sono attualmente 29 termovalorizzatori (WTE), che inceneriscono tutti i rifiuti non riciclabili in modo ecologico.

Tuttavia, non tutto finisce in fiamme: vengono generati circa 100 kg di scorie contenenti componenti incombusti per persona all'anno. Le scorie vengono solitamente messe in discarica, ma contengono comunque materiali preziosi. Selfrag AG, specialista in «Waste-to-Value», sta affrontando questo problema: l'azienda ha costruito un impianto pilota a Full-Reuenthal, Argovia, dove viene utilizzato un processo speciale per recuperare risorse come metalli, ad esempio ferro, alluminio o rame, e minerali dalle scorie. «Cucchiai, monete da due franchi, viti: non c'è quasi niente che non finisca nella spazzatura. La nostra missione è recuperare il maggior numero possibile di materiali preziosi dalle scorie», spiega Jürgen Kalke, ingegnere elettrico di Selfrag.

Un trattamento speciale sofisticato

A Full-Reuenthal, Selfrag attualmente tratta 35.000 tonnellate di scorie all'anno provenienti dai termovalorizzatori di Turgi, Renergia Luzern e Buchs. Le cosiddette scorie grezze vengono scaricate nel bunker del materiale e trasportate con una gru nel «Grizzly», un considerevole setaccio di vagliatura, dove vengono trattenuti i pezzi più grandi. Da lì, passa tramite sistemi di trasporto all'impianto modulare «Waste-to-Value». Le parti in metallo leggero vengono rimosse utilizzando separatori magnetici e le scorie vengono setacciate fino a quando rimane la frazione bersaglio, con componenti non più grandi di 40 mm. Il resto viene smistato a mano, rivelando il materiale incombusto, che viene rispedito al termovalorizzatore. «Il nostro obiettivo è recuperare metalli e materiali ceramici pari al 50% delle scorie grezze consegnate», spiega Kalke.

Grazie alla frammentazione ad alta tensione sviluppata autonomamente, Selfrag può recuperare circa il 20% in più di materiali preziosi dalle scorie rispetto ad altri impianti.

La frazione bersaglio passa quindi attraverso diversi schermi asciutti e bagnati e viene classificata per dimensione e densità. Una frazione entra nel cuore dell'impianto: due generatori da 3,5 tonnellate, sviluppati e brevettati da Selfrag, separano ulteriormente il materiale utilizzando impulsi ad alta tensione simili a fulmini. Con un sistema di condensatori, raggiungono una tensione di 200 kV e si scaricano fino a 20 volte al secondo. Queste scariche avvengono nell'acqua e generano un flusso di corrente molto elevato. La corrente percorre i bordi granulari dei materiali, separandoli selettivamente, aiutata dall'onda d'urto. «La frammentazione ad alta tensione rende la nostra lavorazione unica e ci consente di recuperare circa il 20% in più di materiale rispetto ad altri impianti», sottolinea Kalke.

Siemens ci sostiene da molto tempo. In genere, i componenti elettronici non sono certificati per l'uso in ambienti ad alta tensione, quindi sottoponiamo noi stessi le parti a questi test rigorosi: i prodotti Siemens si comportano molto bene in questo contesto.

Josef Mullis, Ingegnere elettrico, SF Elektro-Engineering

Approccio passo dopo passo in un ambiente difficile

Il recupero di materiali preziosi è complesso e impegnativo, quindi non sorprende che l'intero impianto sia dotato di oltre 900 dispositivi di campo, come motori, valvole e sensori. «Siemens ci sostiene da molto tempo. In genere, i componenti elettronici non sono certificati per l'uso in ambienti ad alta tensione, quindi sottoponiamo noi stessi le parti a questi test rigorosi: i prodotti Siemens si comportano molto bene in questo contesto».

La progettazione dell'impianto è stata gestita dalla società di automazione SF Elektro-Engineering AG. «Ci siamo occupati di tutto, dalla pianificazione elettrica e dall'approvvigionamento dei materiali alla programmazione del software per controller, azionamenti e WinCC, nonché delle interfacce con i sistemi esterni, fino alla messa in servizio», riassume Josef Mullis, ingegnere elettrico di SF Elektro-Engineering, descrivendo l'ambizioso progetto. Che l'impianto sia stato completato nei tempi previsti è merito della lungimiranza del Solution Partner Siemens di Flums: «Durante e dopo la pandemia, abbiamo rifornito il nostro magazzino con i componenti più importanti, il che ci ha permesso di rifornire Selfrag tempestivamente», ricorda Mullis. Kalke conferma che questa pianificazione proattiva è stata un grande vantaggio. Anche il design modulare dell'impianto si è dimostrato efficace: «Mentre gli elettricisti lavoravano ancora sul cablaggio in un'area, eravamo già in grado di testare altri moduli dell'impianto. Questo approccio graduale si è rivelato un grande vantaggio anche durante il periodo di tre mesi di messa in servizio. Una sfida erano le dure condizioni ambientali nel grande capannone: polvere, umidità e fumi acidi nell'aria dovevano essere tenuti lontani dai quadri utilizzando misure di protezione adeguate».

L'impianto di produzione è controllato da una CPU di sicurezza 1512F e da un S7-1517. Controller Siemens aggiuntivi sono installati in tre moduli e le filtropresse all'interno dell'impianto.