Ridurre la produzione di acque reflue
L'acqua è una risorsa preziosa e limitata. Nell'era del cambiamento climatico, con l'aumento dei periodi di siccità e delle dispute sui diritti dell'acqua, questo dato di fatto sta diventando sempre più chiaro. Il consumo di acqua dolce delle aziende industriali è costantemente sotto osservazione. Un metodo tradizionale, il pigging delle tubazioni che trasportano i prodotti, consente un risparmio di acqua sostenibile durante la pulizia delle condutture e la riduzione al minimo delle perdite di prodotto nei processi di trattamento di liquidi. Questo permette alle aziende di realizzare metodi di produzione "verdi" in modo più sistematico.
Ogni goccia conta
Istituti di ricerca e associazioni ambientaliste hanno lanciato l'allarme già da tempo: l'acqua dolce sta diventando più scarsa rispetto a quanto la natura e l'uomo siano in grado di produrre in futuro. Nel 2018 le Nazioni Unite hanno istituito il "UN Water Action Decade" al fine di proteggere i sistemi di acqua dolce dall'uso eccessivo e dagli effetti dei cambiamenti ambientali e climatici. Lo slogan "Ogni goccia conta" riecheggia oggi sul Mekong, dove la scarsità d'acqua minaccia importanti cicli naturali ed economici, così come in Germania centrale, dove i danni della siccità diventano ogni anno più visibili. Le aziende industriali hanno inevitabilmente bisogno di acqua. L'acqua dolce viene ricavata direttamente o, attraverso aziende fornitrici, dalle falde acquifere, che, a seconda delle condizioni geologiche, richiedono anni o addirittura secoli per formarsi, o dai sistemi fluviali, che sono alimentati in modo sempre più irregolare da piogge e ghiacciai. Molte aziende sono già impegnate nella conservazione delle risorse idriche e molte altre stanno subendo una crescente pressione da parte di clienti e opinione pubblica.
Risparmiare l'acqua di lavaggio nel trattamento dei liquidi
Nel trattamento di grandi quantità di liquidi, ad esempio nell'industria di trasformazione del latte o nella produzione di cosmetici, esiste una tecnologia collaudata che sta acquistando sempre maggiore importanza per le aziende: i cosiddetti sistemi di recupero del prodotto o sistemi di pigging. Questi sistemi garantiscono un trattamento delle materie prime con il minimo spreco, ma ottimizzano anche il consumo di acqua nei processi di pulizia delle tubazioni più impegnativi, agevolando così il trattamento delle acque reflue e proteggendo le risorse di acqua dolce.
Il trucco del tampone
Il protagonista dei sistemi di recupero del prodotto è il cosiddetto pig o scovolo, un tampone flessibile originariamente sviluppato per monitorare oleodotti e gasdotti. Dotato di sensori per misurazioni di controllo, il pig viene spostato attraverso il tratto di tubazione da esaminare.
Con l'avanzare della tecnologia di trattamento dei liquidi, questo principio è entrato gradualmente nel campo dei sistemi di produzione in batch. Quando si lavorano prodotti caseari, bevande, alimenti liquidi o prodotti per la cura, il pig viene spesso usato come tampone igienico per espellere residui di prodotto riutilizzabile prima della pulizia dei tubi. Di conseguenza, una maggior quantità di prodotto di qualità rimane nel processo invece di andare persa con le acque reflue.
Il pig viene spostato da un propellente - aria, acqua, anidride carbonica o azoto - attraverso la rispettiva sezione del tubo e ritorna in posizione di partenza prima del lavaggio iniziale del tubo. È costituito da diverse materie plastiche elastiche che sigillano bene il tubo.
La notevole riduzione della quantità di acqua di risciacquo successivamente necessaria garantita da questo metodo si sta dimostrando un importante passo avanti per un uso ecologicamente sostenibile dell'acqua dolce. Dopo tutto, è necessaria molta acqua per fabbricare prodotti liquidi come yogurt, frullati o creme per la cura della pelle nella qualità richiesta dal punto di vista igienico. Nella maggior parte dei casi, i liquidi di processo passano attraverso sistemi di tubazioni completamente chiusi verso l'esterno, dove i punti morti sono ridotti al minimo e in cui vengono effettuati regolari cicli di lavaggio CIP / SIP (Cleaning In Place / Sterilization In Place) per pulire e (se necessario) sterilizzare tutte le superfici bagnate dal prodotto senza lasciare residui prima del successivo batch di prodotto. Prima di ciò, tuttavia, la maggior parte dei residui di prodotto rimanenti deve essere espulsa o - in modo meno rispettoso delle risorse - sciacquata via ogni volta.
Il consumo di acqua nell'esecuzione di questi e altri processi varia notevolmente da un impianto all'altro e dipende dal livello di avanguardia tecnologica di ciascuno. Mentre le possibilità della tecnologia di recupero dei prodotti sono lungi dall'essere esaurite, i potenziali di miglioramento ecologico variano a seconda del prodotto e della progettazione dell'impianto. "Quanto più il prodotto è viscoso, ad esempio lo yogurt, e quanto più lunga è la sezione del tubo piggabile, tanto maggiori saranno il recupero e il risparmio di acqua", sostiene Christian Blecken, responsabile dell'assistenza ai sistemi e alle applicazioni presso il Centro di competenza GEA per i sistemi di recupero prodotto igienico di Büchen. Anche la frequenza dei cambi di batch per i quali il pig può essere utilizzato gioca un ruolo importante.
"Quanto più il prodotto è viscoso e quanto più lunga è la sezione del tubo piggabile, tanto maggiori saranno il recupero e il risparmio di acqua".
Christian Blecken
Responsabile dell'assistenza ai sistemi e alle applicazioni per i sistemi di recupero prodotto igienico, GEA.
L'investimento nella tecnologia di pigging può ripagare sia in impianti nuovi che nel retrofit di impianti esistenti, che rappresentano circa il 20% degli impianti realizzati da GEA. Christian Blecken spiega i presupposti: "L'unico requisito importante è che la sezione del tubo abbia un diametro costante e non presenti elementi interni, in modo che il pig non si incastri o perda l'effetto di chiusura". Le normali curve di tubi e le connessioni a T non sono invece un problema per il pig, soprattutto non la forma monoblocco a doppia sfera preferita da GEA: "Questa forma intelligente ha il vantaggio che il pig non deve nemmeno flettersi nella curva", sottolinea Christian Blecken.
Parecchie aziende utilizzano sistemi di pigging delle condutture in tutte le fasi di processo, dal ricevimento delle materie prime al trasporto ai serbatoi di trattamento e stoccaggio fino al riempimento. Anche in questo caso esiste un criterio di riferimento per definire il potenziale di ottimizzazione: "Più vicina è la fase di riempimento, tanto più di qualità è il prodotto da recuperare", spiega Pascal Baer, product manager responsabile dei componenti asettici di GEA a Kirchberg, Svizzera. I componenti asettici sono necessari quando si trattano i fluidi più sensibili alla contaminazione in applicazioni asettiche e ultraclean, ad es. i prodotti a base di latte UHT. Nei sistemi di pigging asettico, ad esempio, tutti gli steli delle valvole incorporate sono ulteriormente sigillati ermeticamente rispetto all'atmosfera.
Sono disponibili sistemi di pigging anche in versione antideflagrante, come per i prodotti alcolici. La tecnologia di pigging può quindi essere utilizzata per quasi tutti i tipi di prodotti liquidi e non pone limiti alle aziende per un miglioramento del funzionamento ecologico degli impianti.
Sistemi di pigging avanzati
Il processo di pigging, come il processo di lavorazione del prodotto e di pulizia delle tubazioni, dovrebbe avvenire senza interferire con il sistema di tubazioni chiuso. A tal fine, i moderni sistemi di recupero del prodotto sono dotati di una stazione di pigging a funzionamento automatico all'inizio di ogni sezione di tubo. La stazione trattiene il pig per l'intervallo di tempo in cui il prodotto, l'acqua di risciacquo o i fluidi di lavaggio passano attraverso il tubo. Nei sistemi di pigging GEA, l'alloggiamento della stazione è caratterizzato da un diametro più ampio e da pinze e molle speciali. Queste conferiscono al pig un campo di movimento definito e lo mantengono igienicamente pulito con il flusso continuo dei liquidi intorno ad esso. Quando il pig è in uso, una stazione di ricezione lo attende alla fine del tratto di tubo e lo rimanda in posizione di partenza. Due valvole controllano il necessario afflusso e deflusso di propellente.
Tecnologia digitale del futuro
La progressiva e continua digitalizzazione di tutte le tecnologie di processo presenta un notevole potenziale di ulteriore ottimizzazione della tecnologia per impianti sostenibili. Come la maggior parte dei sistemi di valvole, già oggi la tecnologia di pigging è generalmente integrata in sequenze di processo automatiche tramite teste di comando collegate centralmente. Teste di comando elettroniche di ultima generazione consentono un'impostazione e un funzionamento dei sistemi sempre più semplici e senza errori, nonché funzioni estese di controllo e monitoraggio dei processi. I moderni sistemi di recupero del prodotto GEA VARICOVER® eseguono un monitoraggio in tempo reale della posizione del pig tramite sensori magnetici. I loro componenti meccanici ed elettronici vengono coordinati mediante combinazione del sistema modulare GEA VARIVENT® di facile manutenzione.
L'automazione coerente, resa possibile da questi sistemi, semplifica l'impostazione per processi pienamente validabili e consente l'integrazione immediata in ambienti Industry 4.0 tramite un moderno sistema IO-Link. Le possibilità arrivano fino al collegamento in rete con il sistema ERP dell'azienda per un utilizzo ottimizzato delle risorse.
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