L'efficienza energetica nei forni e in altre fasi del processo di produzione della ceramica è piuttosto bassa e gli inquinanti vengono attualmente emessi a livelli non sostenibili. Ma poiché i costi per i combustibili fossili aumentano e i governi impongono normative sempre più severe sulle emissioni di carbonio, le aziende ceramiche si rivolgono sempre più a soluzioni creative per ridurre la propria impronta climatica.

"Le emissioni di anidride carbonica sono un problema comune per molte industrie ad energia intensiva, e qualsiasi misura primaria o secondaria implementata in grado di ridurre le emissioni di anidride carbonica è buona, " ha detto Dra Irina Celades Lopez, che è responsabile dell'Area Sostenibilità nell'Istituto Tecnologico Ceramico situato a Castellón, una città in Spagna.

Luca Manzini, responsabile della gestione energetica della Ceramiche Atlas Concorde Spa, parte del Gruppo Concorde in Italia e partner del progetto finanziato dall'UE ETEKINA, concorda:"Tutti i gruppi ceramici qui in Italia stanno facendo enormi investimenti in efficienza energetica. Serve molta energia termica per fare la ceramica. Cerchiamo di recuperare il calore disperso per ridurre la nostra spesa principale, che è il gas naturale".

Con forni che possono raggiungere i 1250 gradi Celsius, l'emissione di inquinanti come anidride carbonica e anidride solforosa, e litri di acqua potabile trasformati in acque reflue, l'industria manifatturiera delle piastrelle di ceramica non ha la reputazione di essere esattamente rispettosa dell'ambiente.

Gabriele Frignani, chi lavora per il Gruppo SACMI, una multinazionale che fornisce tecnologie avanzate per la ceramica e altri settori, ha osservato che nessuno dovrebbe aspettarsi che gli industriali diventino improvvisamente eco-guerrieri a meno che non ci sia un incentivo finanziario.

"Industria, generalmente, non è affatto interessato alle questioni ambientali a meno che non possano trasformare questo argomento in un fatturato più elevato, " ha detto. "L'idea che un nuovo rinascimento in termini ambientali possa essere generato dal settore industriale non è solo romantico ma completamente staccato dalla realtà".

Per esempio, nell'ambito della produzione di piastrelle di ceramica, l'acqua viene aggiunta all'argilla grezza e ai materiali, risultante in una miscela di argilla/acqua chiamata "scivolo, " caratterizzato da un contenuto di acqua del 32-38%. La barbottina viene essiccata in atomizzatore, l'acqua evapora e l'umidità si riduce a circa il 6-7%. Finalmente, le piastrelle di ceramica vengono pressate.

L'industria della ceramica fornisce acqua potabile per l'uso in questo processo semplicemente perché è più economica della depurazione delle acque reflue, secondo Frignani. Sebbene anche l'acqua venga espulsa da questo processo, non sono ancora state messe in atto misure per recuperarlo, sebbene siano stati effettuati alcuni studi prospettici. Però, in Spagna i problemi di scarsità d'acqua hanno spinto l'industria a utilizzare in parte acqua riciclata e in parte acqua potabile, e questo è un esempio che altri paesi potrebbero seguire. In realtà, l'acqua potabile è solo un requisito per la preparazione di smalti e inchiostri, a causa di elevati requisiti di qualità.

Ma ci sono risparmi da realizzare implementando processi più efficienti dal punto di vista energetico, e l'industria europea della ceramica sta sperimentando scambiatori di calore a tubi di calore (HPHE) per recuperare l'energia persa dai forni caldi e trasferirla in un altro punto della catena di produzione.

Piuttosto che smaltire il calore, Ceramiche Atlas Concorde Spa vuole raccoglierlo per poi utilizzarlo all'interno di altre lavorazioni all'interno dello stabilimento. Gli HPHE sviluppati come parte del progetto ETEKINA aiuteranno in questo.

"In questo modo risparmieremo un po' di gas naturale. L'idea non è un'innovazione tecnologica, non è come andare sulla luna. È qualcosa che già facciamo in una certa misura. Ma fino ad ora non avevamo la tecnologia per recuperare l'energia di scarico del forno, ", ha detto Manzini.

Gli HPHE di ETEKINA saranno testati su due forni presenti all'interno del nuovo impianto pilota di Ceramiche Atlas Concorde Spa. Luca Manzini prevede che l'iniziativa si tradurrà in un risparmio compreso tra € 120, 000-180, 000 per l'impianto. Corrisponde a 400, 000 metri cubi di gas naturale, che rappresenta il 2% del calore complessivo prodotto.

"In realtà, sarà un po' di più, a causa del fatto che lo stabilimento ha molta autoproduzione, per la presenza di un impianto di generazione all'interno dell'impianto stesso, " Egli ha detto.

All'interno dell'Istituto tecnico della ceramica in Spagna, Celades Lopez sta anche esaminando i tubi di calore come un potenziale veicolo per il trasferimento di calore all'interno degli impianti di ceramica. Per lei, un vantaggio principale dei tubi di calore è che sono resistenti alle mutevoli condizioni atmosferiche e sono veloci ed efficaci indipendentemente dalla temperatura o dalla pressione circostante.

"A volte nell'industria si possono trovare ambienti molto corrosivi, con molti inquinanti, e [i tubi di calore] funzionano ancora correttamente, " lei disse.

Il suo dipartimento è anche coinvolto nel progetto DREAM, che sta sviluppando un modello di simulazione per catalogare il comportamento termico dei prodotti ceramici durante la fase di cottura.

"[Il nostro obiettivo è] provare a installare questi tubi di calore all'interno dell'area di raffreddamento della fase di cottura al fine di armonizzare la temperatura durante lo stato di raffreddamento, che è [una] fase delicata nella produzione di piastrelle di ceramica, " ha detto. La fase di raffreddamento della produzione di piastrelle di ceramica è particolarmente delicata perché lo stress all'interno dei pezzi di ceramica potrebbe causare rotture.

Anche Gabriele Frignani è coinvolto nel progetto DREAM. È un grande fan di come i tubi di calore possono essere utilizzati per trasportare il calore lontano dagli emettitori di calore e verso i consumatori di calore.

"Uno dei vantaggi nell'utilizzo della tecnologia a tubi di calore è che siamo sempre sicuri che l'aria che spostiamo alle altre macchine termiche del processo sia pulita. Non c'è miscelazione tra l'aria che riscaldiamo e l'aria che potrebbe essere potenzialmente contaminata dalla zona di cottura del forno, Per esempio, " Egli ha detto.

L'efficienza dei tubi di calore è anche leggermente superiore rispetto agli scambiatori di calore standard utilizzati per applicazioni simili.

Un altro metodo che può essere utilizzato per rendere la produzione di piastrelle di ceramica "più verde" è utilizzare i macchinari esistenti in modo più efficiente dal punto di vista energetico. Manzini sta formando e informando i suoi collaboratori sui piccoli aggiustamenti e aggiustamenti che possono essere fatti all'interno del processo di produzione delle piastrelle per aumentare l'efficienza.

"Se trovi un modo migliore per far funzionare i tuoi macchinari, è più economico ma devi considerare anche le persone. Le persone spesso non sono davvero disposte a cambiare le proprie abitudini!", ha riso. "È un lavoro lungo ma deve essere fatto, in termini di consapevolezza».

Ma, tali modifiche a volte sono incompatibili con i risultati che un cliente potrebbe desiderare per un particolare riquadro. Ecco perché innovazioni come i tubi di calore di ETEKINA possono fornire valore.

"Se il mercato ti chiede piastrelle con determinate caratteristiche, che si ottengono solo attraverso [metodi] ad alto dispendio energetico, almeno con ETEKINA potrai recuperare il calore che normalmente andrebbe disperso, e riportalo nella pianta, " ha detto Manzini.