Blog științific · Cercetare

Eficiența reținerii pulberilor și a compușilor organici în tratarea gazelor arse: dovezi din testele instrumentale la coș

Dott. Ing. Artur Cokaj · 6 octombrie 2026 · Actualizat la 21 octombrie 2026

Analiza rapoartelor de testare la coș pentru trei configurații de tratare (doar scrubber cu apă, filtrare, filtrare cu filtru electrostatic): metode UNI, reducerea procentuală a concentrației și a debitului masic, limitări și cadrul normativ.

Abstract

Scop. Evaluarea eficienței de reținere a pulberilor și a compușilor organici în trei serii de teste instrumentale la coș, divizate pe configurația de tratare: doar scrubber cu apă (grupul A), filtrare și filtrare cu filtru electrostatic în procesul de prăjire (grupurile B și C), și procesul de grill cu tratare (grupul D).

Metode. Eșantionare izocinetică cu tub Pitot, măsurarea gravimetrică a pulberilor (UNI EN 13284-1), carbon organic total măsurat cu detector de ionizare în flacără (UNI EN 12619), speciația compușilor organici (UNI CEN/TS 13649), debite conform UNI 10169 și UNI EN ISO 16911-1, și ozon utilizând metoda OSHA 214. Reținerea este calculată în termeni de concentrație și debit masic.

Rezultate. Cu scrubberul cu apă singur, pulberile au scăzut de la 516,5 la 24,8 mg/Nm³ (95,2 % ca concentrație, 93,6 % ca masă). Cu filtrare, reținerea raportată la testul netratat a fost de 42-72 % pentru pulberi și 73-79 % pentru COT; configurația cu răcire, filtru și filtru electrostatic a generat 2,3 mg/Nm³ de pulberi și 10,8 mg/Nm³ de COT. În grupul D: pulberi 3,2 mg/Nm³, compuși organici 17 mg/Nm³, ozon <0,05 mg/Nm³.

Concluzii. Tratarea reduce măsurabil ambele clase de poluanți, cu diferențe între configurații. Un singur eșantion pe configurație și eșantionarea nesimultană limitează sfera concluziilor; comparația cu limitele regionale și locale depinde de referința de oxigen specificată în autorizație.

Cuvinte cheie: scrubber cu apă, filtru electrostatic, pulberi, compuși organici volatili, emisii atmosferice, prăjire, eficiența reținerii.

1. Introducere

Eficiența unui sistem de control al emisiilor poate fi demonstrată doar prin măsurarea poluanților înainte și după tratare, utilizând metode standardizate și înregistrând rezultatele într-un raport de testare. Această lucrare reunește trei seturi de rapoarte de testare la coș produse de laboratoare externe între 2014 și 2024, le organizează pe tehnologii și calculează reducerea procentuală a concentrației și a debitului masic.

Măsurătorile vizează două tipuri de efluenți: gaze arse dintr-un sistem de combustie tratate cu un scrubber cu apă și gaze arse dintr-un cuptor de prăjire a cafelei tratate cu filtre și un filtru electrostatic. Testele sunt identificate doar prin numărul raportului și standardele tehnice aplicate; părțile și locațiile nu sunt identificate.

Există patru obiective: prezentarea datelor cu metoda asociată, calcularea reținerii, discutarea limitărilor posibilelor comparații și plasarea valorilor în cadrul normativ care guvernează emisiile din această activitate.

2. Materiale și metode

Toate măsurătorile au fost efectuate la coș de către laboratoare externe de testare, folosind standardele UNI EN, UNI și OSHA enumerate în rapoarte. Tabelul asociază fiecare parametru cu metoda sa și grupurile în care apare.

2.1 Condiții de eșantionare

Grupul A. Secțiune transversală circulară de eșantionare cu un diametru de 0,30 m (0,070 m²), sistem în condiții normale de funcționare. Două eșantioane de 30 de minute în aceeași zi (02/12/2014), în amonte (14:53-15:23, 0,565 Nm³ eșantionat) și în aval (15:33-16:03, 0,508 Nm³) de scrubber.

Grupurile B și C. Secțiune circulară cu un diametru de 0,20 m (0,031 m²), eșantionare la 19/07/2024 la sarcină maximă (100 %) și condiții constante de funcționare, utilizând o sondă izocinetică și un tub Pitot tip S. Viteza este măsurată în trei puncte (adâncimi de inserție de 5, 10 și 18 cm). COT este măsurat continuu folosind un analizor FID, gazele de combustie cu un analizor dedicat, iar compușii organici pe tuburi de desorbție termică (2-5 L eșantionați). Cele patru teste acoperă intervalul 11:35-16:10 în aceeași zi. Referința legislativă declarată este D.Lgs. 152/2006.

Grupul D. Secțiune circulară cu un diametru de 0,30 m, eșantionare la 07/06/2019 între 10:30 și 13:10, în cele mai solicitante condiții de funcționare (grill la utilizare maximă).

2.2 Configurații de testare pentru prăjire

Raportul 241972.001 conține un conflict: titlul indică „fără filtru electrostatic”, în timp ce câmpul „sistem de control al emisiilor” specifică „filtru + filtru electrostatic”. Configurația acestui test nu poate fi atribuită cu certitudine pe baza informațiilor incompatibile. Datele sunt prezentate pentru a identifica problema documentației; comparația singură nu demonstrează contribuția suplimentară a filtrului electrostatic.

2.3 Calcularea reținerii

Reținerea prin concentrație este scăderea procentuală raportată la valoarea din amonte. Reținerea prin debit masic ia în calcul și debitul normalizat uscat în fiecare punct, deoarece un debit mai mare în aval diluează concentrația fără a reduce masa emisă.

Pentru grupul A, Cin și Cout sunt concentrațiile în amonte și în aval. Pentru grupurile C, Cin este concentrația în testul netratat (241972.003). Concentrația corectată la un nivel de referință de oxigen se obține utilizând următoarea relație.

Rapoartele grupului A furnizează incertitudinea extinsă pentru pulberi (k = 2, nivel de încredere 95 %), utilizată pentru a calcula intervalul de reținere în cel mai rău și cel mai bun caz. Rapoartele din 2024 declară că incertitudinea este furnizată la cerere și evaluează conformitatea folosind valoarea raportată fără a o lua în considerare; valorile pentru grupurile B și C sunt așadar prezentate fără interval.

3. Rezultatele grupului A: scrubber cu apă

Pulberile totale scad de la 516,5 la 24,8 mg/Nm³, cu o reținere de 95,2 % prin concentrație și 93,6 % prin debit masic. Valorile măsurate sunt prezentate în tabel; cantitățile calculate sunt identificate ca atare.

Debitul real este viteza medie înmulțită cu secțiunea de 0,070 m². Când este convertit în condiții normale folosind temperatura, umiditatea și presiunea din rapoarte, acesta coincide cu debitul uscat declarat în limita a 2 % (aproximativ 688 versus 700 Nm³/h în amonte, 923 versus 930 în aval).

Scăderea temperaturii cu 41 °C este consistentă cu răcirea și spălarea cu apă a fluxului. Diferența dintre cele două rezultate de reținere, 1,6 puncte procentuale, depinde exclusiv de debitul mai mare măsurat în aval (+32,9 % în Nm³/h uscat, +19,5 % în m³/h real); cauzele posibile sunt examinate în discuție.

4. Rezultatele grupurilor B și C: prăjire fără tratare, cu filtre și cu filtru electrostatic

În comparația numerică cu testul netratat, testul cu filtru arată reduceri de 42 % pentru pulberi și 73 % pentru COT; raportul 241972.001 arată reduceri de 72 % și 79 %. Configurația acestui ultim test este incertă din cauza conflictului din documentație descris în secțiunea 2.2: comparația nu demonstrează efectul adăugării unui filtru electrostatic. Testele au fost efectuate la 19/07/2024 la același coș; tabelul prezintă valorile măsurate.

4.1 Reținerea raportată la testul netratat

Diferența aritmetică dintre reducerile calculate pentru cele două teste este de 29,4 puncte procentuale pentru pulberi, 6,4 pentru COT și 14,1 pentru compușii speciați. Conflictul privind configurația din raportul 241972.001 împiedică atribuirea acestor diferențe filtrului electrostatic. Debitul masic pentru testul C2 este calculat utilizând debitul de 210 Nm³/h, care este cu 14 % mai mare decât în testele 241972.002 și 241972.003.

4.2 Speciația compușilor organici (mg/Nm³)

O linie indică un compus care nu este listat în raportul pentru acel test. În cele trei teste de prăjire, cele trei aldehide (acetaldehidă, 2-metilpropanal, 2-metilbutanal) și 2-furfuriltiol apar doar fără tratare. Eșantioanele de speciație sunt de 2-5 litri: datele identifică compușii prezenți și indică ordinul lor de mărime.

4.3 Gaze de combustie și testul de răcire

CO și NOx sunt foarte scăzute în toate testele: CO variază de la 1,4 la 4,5 mg/Nm³, iar NOx de la 0,1 la 0,6 mg/Nm³, fără nicio tendință legată de tratare. Nivelul de oxigen măsurat, 20,3-20,4 %, indică un efluent foarte diluat, apropiat de compoziția aerului ambiant. CO2, SOx și acizii nu au fost determinați.

Testul 241972.004 vizează faza de răcire, cu un debit de 2100 Nm³/h și o viteză de 23 m/s: nu este comparabil cu primele trei. Concentrațiile sale sunt mai mici parțial din cauza diluției. Debitul masic COT (22,7 g/h) este, de fapt, mai mare decât în testele 241972.001 și 241972.002 (7,69 și 8,84 g/h), în ciuda concentrației mai mici.

5. Rezultatele grupului D: ozon, pulberi și COV la punctul de emisie

La punctul de emisie al unui sistem de tratare a fumului și mirosurilor, ozonul a fost sub limita de cuantificare a metodei, 0,05 mg/Nm³. Pulberile și compușii organici volatili au fost măsurați în aceeași sesiune de eșantionare, după cum se arată în tabel.

Simbolul „<” indică o valoare sub limita de cuantificare: debitul masic raportat (0,000043 kg/h) este acea limită înmulțită cu debitul uscat, 0,05 mg/Nm³ × 865 Nm³/h. Rezultatul înseamnă așadar „necuantificabil”, nu „absent”. Limita corespunde la aproximativ 0,023 ppm în condiții normale (0 °C, 1 atm).

Măsurătoarea este o analiză la coș folosind metoda OSHA 214:1995 la un punct de emisie. Nu este un test de emisie de ozon al aparatului într-o cameră de testare conform UL 867, care are geometrie, volum și o limită diferită (0,050 ppm în mediul de testare).

Acest grup are un singur punct de eșantionare, în aval de sistem: rapoartele nu conțin nicio valoare în amonte, deci nu se poate calcula o reținere procentuală.

6. Discuție

Datele arată o reținere cuprinsă între 42 % și 95 %, dar fiecare comparație este limitată de modul în care au fost organizate măsurătorile. Această secțiune identifică cauzele și efectele lor asupra rezultatelor.

6.1 Eșantionarea nesimultană și debitul (grupul A)

Eșantioanele din amonte și din aval au fost prelevate în două faze succesive (14:53-15:23 și 15:33-16:03), cu un interval de zece minute. Eșantionarea nesimultană este cea mai probabilă explicație pentru diferența de debit dintre cele două puncte (700 și 930 Nm³/h uscat), deoarece condițiile sistemului se pot schimba între faze. Susținând această interpretare, intervalele de incertitudine ale debitului umed (±150 și ±200 Nm³/h) se suprapun: 780 + 150 = 930 Nm³/h în amonte și 1060 − 200 = 860 Nm³/h în aval.

O creștere reală a debitului ar fi în conflict cu răcirea: la 43 °C în loc de 84 °C, aceeași masă de gaz ocupă 88,5 % din volum ((273+43)/(273+84)), în timp ce viteza a crescut cu 19,5 %. Masa emisă nu crește în niciunul dintre cazuri: 361,6 g/h în amonte și 23,1 g/h în aval. Efectul debitului asupra rezultatului este limitat la 1,6 puncte procentuale (95,2 % prin concentrație, 93,6 % prin masă).

6.2 O referință nesimultană și în grupurile B și C

Testul netratat (241972.003) și testele tratate au fost efectuate în momente diferite, între 11:35 și 15:34. Emisiile dintr-un cuptor de prăjire variază în funcție de faza ciclului și de lot; rapoartele nu identifică faza pentru fiecare eșantion. Diferențele dintre teste includ așadar efectul tratării și, într-o măsură necuantificabilă, variabilitatea procesului. Un singur eșantion pe configurație împiedică estimarea repetabilității.

6.3 Pulberi, masă colectată și incertitudine

Câștigurile de masă ale filtrului sunt de 0,7-2,5 mg pe volume de 0,05-0,32 Nm³. Cu mase atât de mici, incertitudinea relativă pentru pulberi este mai mare decât pentru COT, iar procentele de reținere a pulberilor au o marjă mai largă decât celelalte rezultate. Rapoartele nu furnizează incertitudinea pentru aceste teste.

6.4 Oxigen de referință

Oxigenul măsurat în testele de prăjire este de 20,3-20,4 %: efluentul este foarte diluat. Aplicarea unei referințe de 17 % O2 ca exemplu de calcul oferă factori de aproximativ 5,7 pentru O2 de 20,3 % și 6,7 pentru O2 de 20,4 %. Acești factori diferă: când oxigenul măsurat se schimbă, procentele calculate din concentrațiile corectate trebuie recalculate. Referința aplicabilă comparației cu o limită de emisie trebuie verificată în prevederea relevantă pentru instalație.

6.5 Ceea ce datele nu măsoară

Niciun raport nu conține o măsurătoare olfactometrică (UNI EN 13725), distribuția granulometrică a pulberilor, SOx, acizi, metale sau hidrocarburi aromatice policiclice. Aceste teste nu demonstrează, așadar, reținerea mirosurilor sau comportamentul sistemului în timp (saturarea filtrului, curățarea, derivele de performanță). Ozonul (grupul D) a fost măsurat într-un singur punct și fără o valoare în amonte.

7. Cadrul normativ și comparația cu limitele

7.1 Nivel național

Emisiile atmosferice din unitățile de producție sunt reglementate de Partea a Cincea din D.Lgs. 152/2006. Unitățile de prăjire a cafelei cu o producție care nu depășește 450 kg/zi se încadrează în activitățile de derogare conform Articolului 272 și Anexei IV și sunt supuse unei autorizații generale sau specifice. Decretul nu stabilește o singură limită pentru această activitate: limitele, referințele de oxigen și frecvența monitorizării sunt definite de regiuni și autoritățile competente prin propriile prevederi.

7.2 Exemple de limite regionale și locale consultate

Următoarele valori au fost citite în documentele publice enumerate în referințe și sunt furnizate ca exemple. Acestea nu descriu o instalație anume și nu înlocuiesc autorizația aplicabilă.

Prevederile enumerate în tabel stabilesc condiții și cerințe diferite. Frecvențele de monitorizare citate diferă și ele: tabelul indică monitorizarea la fiecare doi ani pentru Messina și anual pentru cazul Lecce. Aceste exemple nu stabilesc o frecvență de monitorizare generală pentru alte activități sau instalații.

7.3 Comparație indicativă cu valorile măsurate

Toate valorile de test au fost măsurate fără corecție de oxigen. Tabelul le prezintă și raportate la 17 % O2 folosind factorul (21−17)/(21−O2 măsurat), respectiv 5,7 pentru O2 20,3 % și 6,7 pentru O2 20,4 %.

Trei avertismente se aplică comparației.

1. Oxigen de referință. Corecția la 17 % este semnificativă pentru gazele de combustie de la un prăjitor cu ardere directă. Testele din grupurile B și C măsoară un efluent cu 20,3-20,4 % O2, aproape aer ambiant, iar autorizația aplicabilă poate sau nu să ceară corecția pentru acel flux. Fără corecție, valorile pentru configurația de răcire (2,3 și 10,8 mg/Nm³) sunt sub toate limitele din exemplu; cu corecție, pulberile pentru acea configurație (13 mg/Nm³) rămân aproape de limitele inferioare, iar COT (62 mg/Nm³) depășește 50 mg/Nm³.
2. Punct de eșantionare. O limită se aplică coșului identificat în autorizație. Testele descrise aici sunt exerciții de eșantionare pentru evaluarea reținerii, iar rezultatele lor nu constituie o verificare a conformității instalației.
3. Un singur eșantion pe configurație. O verificare a conformității necesită în general mai multe eșantioane în condiții reprezentative și o comparație care să ia în calcul incertitudinea de măsurare.

Acest studiu nu declară așadar conformitatea cu limitele. Observă că valorile pentru configurația cu răcire și filtru + filtru electrostatic sunt mult mai mici decât cele din celelalte grupuri și că comparația finală depinde de referința de oxigen aleasă de autoritatea competentă.

7.4 Ozon

Documentele consultate nu conțin nicio limită de emisie de ozon la coș pentru aceste activități. Măsurătoarea grupului D (<0,05 mg/Nm³, limita de cuantificare a metodei) este un rezultat al emisiilor. Valoarea de 0,050 ppm din UL 867 se referă la un tip diferit de test, efectuat pe produs într-o cameră și nu trebuie comparată cu o măsurătoare la coș.

8. Concluzii

Testele instrumentale la coș analizate în acest studiu arată că tratarea gazelor arse reduce măsurabil pulberile și compușii organici și că gradul de reducere depinde de configurație.

Cu scrubberul cu apă singur (grupul A), concentrația de pulberi a scăzut de la 516,5 la 24,8 mg/Nm³, cu o reținere de 95,2 % prin concentrație și 93,6 % prin debit masic. Cu configurațiile de filtrare (grupurile B și C), reținerea pulberilor față de testul netratat variază de la 42 % la 72 % prin concentrație, iar reținerea totală a compușilor organici de la 73 % la 79 %; configurația cu răcire, filtru și filtru electrostatic a generat cele mai scăzute valori absolute (pulberi 2,3 mg/Nm³, COT 10,8 mg/Nm³). În testul de grill (grupul D), pulberile și compușii organici au fost de 3,2 și respectiv 17 mg/Nm³, iar ozonul a rămas sub limita de cuantificare (<0,05 mg/Nm³).

Rezultatele trebuie citite cu limitările menționate în secțiunea 6: un singur eșantion pe configurație, eșantionare nesimultană în amonte și în aval, nicio incertitudine pentru pulberi pentru grupurile B și C și nicio măsurătoare olfactometrică sau granulometrică. Comparația cu limitele regionale și locale depinde de referința de oxigen specificată de autorizație, iar acest studiu nu declară nicio instalație conformă.

Sunt necesare campanii cu eșantionări repetate, simultane, înregistrarea fazei ciclului de prăjire și măsurători olfactometrice pentru a confirma rezultatele și a cuantifica efectul etapelor individuale de filtrare.

9. Referințe

Standarde tehnice

UNI 10169:2001, Măsurarea emisiilor - Determinarea vitezei și debitului în fluxuri canalizate.

UNI EN ISO 16911-1:2013, Emisii de la surse staționare - Determinarea manuală și automată a vitezei și debitului volumic în conducte. Partea 1: Metoda de referință manuală.

UNI EN 13284-1:2003 și UNI EN 13284-1:2017, Emisii de la surse staționare - Determinarea concentrației masice de pulberi la nivel scăzut. Partea 1: Metoda gravimetrică manuală.

UNI EN 12619:2013, Emisii de la surse staționare - Determinarea concentrației masice a carbonului organic total gazos la concentrații scăzute.

UNI CEN/TS 13649:2015, Emisii de la surse staționare - Determinarea concentrației masice a compușilor organici gazoși individuali.

UNI EN 14792:2017, Emisii de la surse staționare - Determinarea concentrației masice a oxizilor de azot (NOx).

UNI EN 15058:2017, Emisii de la surse staționare - Determinarea concentrației masice a monoxidului de carbon (CO).

UNI EN 14789:2017, Emisii de la surse staționare - Determinarea concentrației volumice de oxigen (O2).

UNI EN 14790:2006, Emisii de la surse staționare - Determinarea vaporilor de apă în conducte.

OSHA Method ID-214:1995, Ozon în atmosferele de la locul de muncă (metoda de referință pentru ozon).

UL 867, Standard pentru purificatoare de aer electrostatice (limită de 0,050 ppm ozon într-o cameră de testare).

Legislație și prevederi administrative

D.Lgs. 3 aprilie 2006, Nr. 152, Partea a Cincea (Articolele 267-298), specific Articolul 272 și Anexa IV.

Orașul Metropolitan Messina, Prăjirea cafelei și a altor produse, autorizație generală 2020.

Regiunea Calabria, Anexe tehnice, Decret nr. 6852 din 02/07/2021, Foaia nr. 9 Prăjirea cafelei.

Municipiul Lecce, Eliberarea Autorizației Unice de Mediu (AUA), determinare administrativă 2016.