Il carbone è un'energia del futuro se si considerano le riserde mondiali esistenti, di gran lunga superiori a quelle del patrolio o del gas. Tuttavia, è necessario trovare il mezzo per trasportarlo ed introdurlo in modo efficiente in una caldaia. La schiuma è uno di questi mezzi.

Contesto
Il carbone rappresenta circa il 40% della produzione energetica dell'Europa, che ha sempre sostenuto la RST per migliorarne l'utilizzazione. Oggi gli imperativi ecologici spingono a sviluppare tecnologie di combustione non inquinanti. Il carbone non deve più essere sinonimo di inquinamento da particelle in sospensione e vapori di zolfo. Le realizzazioni europee di caldaia a letto fluidizzato di grande potenza dimostrano che ciò è possibile, come pure è possibile migliorare i parametri di funzionamento delle installazioni.
In questi grandi impianti il carbone viene generalmente utilizzato sotto forma di polvere in sospensione nell'acqua. Questo liquido, detto pasta, presenta il vantaggio di poter essere pompato, ma ha anche l'inconveniente di contenere acqua, che deve essere vaporizzata nel focolare della caldaia. Nella composizione di questa miscela è praticamente impossibile superare il 70% di componente solido, perché altrimenti diventa troppo viscosa e non può essere pompata. Il carbone in polvere può anche essere trasportato mediante un sistema pneumatico, ma in questo caso sorgono problemi di usura rapida delle tubazioni per via dell'abrasione e fenomeni elettrostatici che comportano il rischio di esplosioni. Esiste una terza possibilità, sviluppata dall'Université Technologique di Compiègne nel quadro di un progetto Joule: la combustione del carbone sotto forma di schiuma.

Ricerca
Il progetto verteva sulla comparazione delle prestazioni di combustione di vari letti fluidizzati, alimentati con schiuma di carbone. La fase preliminare è rappresentata dalla fabbricazione, in una pompa elevatrice ad emulsione, di una schiuma PCWAM (pressurized coal-air mixture), ossia di una miscela ternaria composta di gas (aria), liquidi (acqua con additivi schiumogeni) e solidi (carbone in polvere), immediatamente prima dell'introduzione del combustibile nella caldaia. Per testare il procedimento è stata costruita una stazione mobile, che è stata successivamente spostata in differenti località di test industriali.
L'interazione tra la schiuma e il materiale del letto fluidizzato caldo (sabbia) è stata studiata in un reattore a letto fluidizzato con una sezione dei 0,015 m2 in un'installazione dell'Istituto di Ricerche sulla Combustione di Napoli. Le combustioni propriamente dette sono state realizzate in un'installazione del Cerchar a Mazingarbe, in Francia (sezione di 0,3 m2) e in un forno a letto fluidizzato sotto pressione presso l'ENEL di Pisa, in Italia (sezione di 1 m2 con pressione di esercizio di 0,3 bar).

Risultati
Il carbone utilizzato è di tipo slurry e la schiuma prodotta contiene dal 75% all'80% di carbone, meno del 20% d'acqua, dal 2 al 5% d'aria (in massa) e ridotte percentuali di agente schiumogeno. Rispetto alle fanghiglie commerciali, la schiuma contiene una maggiore percentuale di solido (dunque meno acqua), il che rappresenta un vantaggio.
Inoltre, può essere pompata anche con una percentuale di solido superiore al 75%. Tale caratteristica si deve appunto alla schiuma, che evita il contatto tra le particelle solide e le interazioni solido-liquido, riducendo pertanto la viscosità apparente. Rispetto alle fanghiglie attualmente disponibili in commercio, la schiuma evita anche le complicazioni di ripartizione multimodale della granulometria nonchè l'impiego di costosi additivi di combustione.
Oltre a poter essere preparato senza difficoltà direttamente in loco, usando un agente schiumogeno a buon mercato, la schiuma si disperde meglio quando arriva nel focolare, poichè le bolle di schiuma "scoppiano" sotto l'azione del calore.
D'altro canto, gli agenti di desolforazione come la calce, che fissa il biossido di zolfo sotto forma di solfato di calcio, possono essere introdotti al momento della fabbricazione della schiuma, garantendone una dispersione estremamente regolare e dunque una maggiore efficienza. Inoltre, ma ciò richiederebbe una verifica in condizioni reali, gli ugelli d'arrivo del combustibile nella caldaia non si intasano, grazie all'autoespansione della schiuma. Ciò dovrebbe garantire minori problemi tecnici ai proprietari di caldaie.
Infine, l'efficienza della combustione delle schiume è superiore a quella osservata con le fanghiglie vendute in commercio, senza che il funzionamento della caldaia in sè subisca modifiche sensibili. Per permettere di valorizzare sul piano commerciale questo procedimento originale devono ancora essere realizzati test in scala reale su caldaie industriali, in particolare con letti fluidizzati sotto pressione.
Tanto più che la combustione del carbone non è che una delle possibilità d'impiego delle schiume. I ricercatori le utilizzano già per realizzare delle pseudo omogeneizzazioni di effluenti, liquidi o solidi, per bruciarli nelle migliori condizioni e ridurre il volume dei residui. La normativa europea destinata alla protezione dell'ambiente non può che agevolare la diffusione di questa tecnologia che testimonia come l'innovazione tecnologica permetta di coniugare preoccupazioni ambientali e considerazioni economiche.

(Fonte VIPS)