La tecnologia “flameless” è stata sviluppata su un impianto di grandi dimensioni (5 MWt), realizzato nel centro di ricerca del gruppo Sofinter/Ansaldo Caldaie a Gioia del Colle ed oggi usato per campagne di test su specifici prodotti da trattare.

Il processo è molto semplice e può venir così riassunto (vedi flow chart).

• Il materiale da trattare (gas, liquido o solido) viene introdotto nel reattore con ossigeno tecnico (88-94%); nel caso in cui il materiale da trattare sia solido, esso viene introdotto in sospensione acquosa.

E’ da notare che l’impianto può accettare anche alimentazioni multiple, di materiali diversi, contemporaneamente.

• Nel reattore, leggermente in pressione ed a temperatura uniforme tra i 1300 ed i 1500 °C, la combustione avviene in modo completamente diverso da una combustione tradizionale; non vi è, infatti, formazione di fiamma (ovvero si ha una combustione “flameless”) e le reazioni di ossidazione del materiale avvengono in modo omogeneo nell’intera camera del reattore in modo ordinato, prevedibile e controllabile, con esclusiva produzione di CO2 e  vapore acqueo.

• La temperatura del reattore viene controllata variando la quantità di fumi freddi riciclati; nel reattore la frazione incombustibile presente nel materiale da trattare fonde e si raccoglie sul fondo del reattore, da cui poi fuoriesce precipitando in una corrente d’acqua che ne provoca l’istantanea solidificazione in perle inerti a struttura vetrosa.

• I fumi che escono dal reattore a 1300 – 1500 °C, composti sostanzialmente di vapore acqueo e di CO2 , mescolati con fumi freddi riciclati, vengono raffreddati a 700-800 °C; entrano quindi nella caldaia in cui si raffreddano ulteriormente, arrivando a circa 250 °C.

Il calore ceduto dai fumi viene utilizzato per produrre vapore, per usi tal quale, o per la produzione di energia elettrica.

• Mentre una parte dei fumi in uscita dalla caldaia viene riciclata all’impianto, un’altra viene condotta alla sezione di trattamento fumi che, data la particolare purezza dei fumi, è molto semplice e consta di un filtro a maniche e di una colonna di abbattimento acidi.

All’uscita dell’abbattimento, i fumi sono costituiti essenzialmente da CO2 pulita, pronta per essere utilizzata.

• Nel caso in cui il materiale da trattare contenga metalli pesanti in quantità significativa (rifiuti tossici), la sezione di trattamento fumi prevede anche una colonna di abbattimento metalli; questa provvede alla separazione dai fumi di quella frazione di metalli pesanti non inglobata nelle scorie solidificate provenienti dal reattore (es. mercurio).

La tecnologia sviluppata da ITEA è protetta da  10 brevetti estesi a livello internazionale.

L’impianto sopra descritto richiede la fornitura di ossigeno tecnico a media purezza 88-94% (l’ossigeno criogenico non è necessario).

L’ossigeno che, per le applicazioni di taglia piccola, viene prodotto in loco estraendolo dall’aria con unità commerciali disponibili sul mercato (VSA), per le applicazioni di maggior taglia (carbone) richiede impianti di frazionamento criogenico.

Mentre nelle applicazioni di piccola taglia può risultare vantaggiosa l’installazione di un’unità commerciale di purificazione ulteriore dei fumi, nelle applicazioni di taglia maggiore (carbone) è ritenuto conveniente procedere alla compressione dei fumi per utilizzi EOR (enhanced oil recovery) o CCS (Carbon capture & sequestration).