Scrubber Navale cos’è e come si ispeziona? la cattura della CO₂: funzionamento, materiali e importanza delle ispezioni.
Scrubber Navale cos’è e come si ispeziona? la cattura della CO₂: funzionamento, materiali e importanza delle ispezioni.
Il settore marittimo è oggi uno dei protagonisti della transizione energeticain quanto il solo comparto marittimo incide in termini di emissioni del 1,7-2% a livello globale.
Le navi hanno da sempre utilizzato combustibili pesanti ricchi di zolfo e altre sostanze inquinanti e sono state al centro di numerosi dibattiti scientifici al riguardo, che ha reso necessario un forte intervento regolatorio per ridurre l’impatto ambientale di un comparto che, pur essendo essenziale per l’economia mondiale, contribuisce in modo significativo all’inquinamento atmosferico e al cambiamento climatico.
Gli scrubber, noti anche come Exhaust Gas Cleaning Systems (EGCS), sono la risposta tecnologica che ha permesso a molte flotte di continuare a navigare in conformità con le normative internazionali senza dover rinunciare al tradizionale fuel oil.
Nati principalmente per abbattere le emissioni di ossidi di zolfo (SOx), oggi si trovano al centro di un dibattito più ampio che guarda alla possibilità di catturare anche l’anidride carbonica (CO₂), la principale responsabile dell’effetto serra.
Questo articolo esplora in profondità cosa sono gli scrubber, come funzionano, come vengono costruiti e con quali materiali, quali problemi possono presentare e perché le ispezioni sono fondamentali.
Infine, vedremo come le nuove tecnologie, in particolare l’impiego dei droni, stanno rivoluzionando il modo in cui questi sistemi vengono controllati e mantenuti.
Le normative internazionali e la spinta alla decarbonizzazione
Il punto di svolta per la diffusione degli scrubber è arrivato con l’entrata in vigore del sulphur cap 2020 imposto dall’IMO, che ha abbassato drasticamente i limiti al contenuto di zolfo nei carburanti marini: massimo 0,5% a livello globale e 0,1% nelle zone a controllo speciale (ECA). Gli armatori si sono trovati di fronte a un bivio: acquistare carburanti low-sulphur, molto più costosi, o installare a bordo sistemi di depurazione dei fumi.
La seconda opzione, pur richiedendo un investimento iniziale importante, si è rivelata economicamente vantaggiosa nel medio-lungo termine, soprattutto per le grandi navi da carico e da crociera che consumano enormi quantità di carburante.
Gli scrubber hanno quindi rappresentato una sorta di compromesso: permettere di continuare a bruciare fuel tradizionale ad alto contenuto di zolfo, riducendo però drasticamente le emissioni nocive.
Tuttavia, l’attenzione della comunità internazionale non si è fermata agli ossidi di zolfo. L’IMO ha tracciato una rotta molto ambiziosa anche sulla CO₂, imponendo una riduzione del 40% delle emissioni entro il 2030 e del 70% entro il 2050. È evidente quindi che la sfida del futuro non sarà solo ridurre lo zolfo, ma soprattutto decarbonizzare il trasporto marittimo. Ed è proprio in questo scenario che gli scrubber potrebbero evolversi, diventando la base di sistemi di cattura della CO₂.
Come funzionano gli scrubber navale?
Il principio di funzionamento degli scrubber è relativamente semplice: i fumi prodotti dal motore principale o dai generatori vengono convogliati all’interno di una torre di lavaggio, dove incontrano una corrente d’acqua o una soluzione alcalina. Il contatto tra gas e liquido permette la dissoluzione e la neutralizzazione degli ossidi di zolfo, che vengono trasformati in solfati innocui.
Esistono tre configurazioni principali:
- Nei sistemi open loop si utilizza direttamente acqua di mare, sfruttandone l’alcalinità naturale.
- Nei sistemi closed loop si impiega invece una soluzione chimica (tipicamente soda caustica) che viene ricircolata e rigenerata, producendo solo una piccola quantità di residui da smaltire.
- Infine, i sistemi ibridi consentono di passare da una modalità all’altra in base all’area di navigazione e alle normative locali.
Il percorso dei fumi all’interno dello scrubber segue una sequenza ben precisa.
Dopo l’ingresso nella torre, i gas vengono colpiti da getti nebulizzati che ne abbassano la temperatura e ne lavano le particelle. Proseguendo verso l’alto, i fumi incontrano superfici o riempimenti che aumentano il contatto con il liquido, migliorando l’efficienza di assorbimento. Prima di uscire dal funnel, i gas passano attraverso un demister, un separatore che trattiene le gocce d’acqua residue evitando che vengano espulse in atmosfera.
Grazie a questo processo, un moderno scrubber è in grado di abbattere oltre il 90-95% degli ossidi di zolfo, ridurre le emissioni di particolato e in parte anche gli ossidi di azoto. Tuttavia, l’impatto sulla CO₂ è minimo: per catturare anidride carbonica servono tecnologie più complesse, oggi in fase di sperimentazione.
Dalla rimozione dei SOx alla cattura della CO₂
A differenza degli ossidi di zolfo, che sono facilmente solubili in acqua e neutralizzabili con reagenti alcalini, la CO₂ è molto più difficile da catturare. È una molecola stabile, presente in concentrazioni elevate nei fumi di scarico, e richiede processi dedicati per essere rimossa in maniera significativa.
Le ricerche in corso guardano agli scrubber come a una piattaforma già disponibile, che potrebbe essere integrata con moduli aggiuntivi per la cattura della CO₂. Una delle tecniche più promettenti è l’assorbimento chimico tramite solventi amminici: i fumi, già raffreddati all’interno dello scrubber, vengono fatti passare in un assorbitore dove il solvente lega selettivamente la CO₂. Successivamente il solvente viene rigenerato in uno stripper, che libera CO₂ ad alta purezza. Quest’ultima può essere compressa e liquefatta per lo stoccaggio temporaneo a bordo, in attesa dello scarico a terra.
Un’altra opzione studiata è la mineralizzazione, ovvero la reazione della CO₂ con sostanze alcaline per formare carbonati solidi, facilmente trasportabili e smaltibili. Tecnologie emergenti, come le membrane selettive o la separazione criogenica, promettono efficienze più elevate ma sono ancora lontane dall’essere implementate su larga scala a bordo delle navi.
La grande sfida resta la praticità: catturare CO₂ significa dedicare spazio a bordo per i moduli di separazione, gestire un solvente aggressivo, consumare energia per la rigenerazione e infine stoccare grandi volumi di gas liquefatto. Nonostante queste difficoltà, diversi progetti pilota hanno già dimostrato che l’operazione è possibile, e gli scrubber rappresentano il punto di partenza ideale per integrare tali sistemi.
Costruzione e materiali degli scrubber
Gli scrubber devono lavorare in condizioni estreme: da un lato fumi caldi e acidi, dall’altro acqua di mare ricca di cloruri e agenti corrosivi. Per questo motivo la loro costruzione è tutt’altro che banale.
Il guscio esterno è generalmente realizzato in acciaio speciale, come duplex o super-duplex, che offrono un’ottima resistenza alla corrosione da cloruri. In alternativa si utilizzano acciai austenitici alto-legati, come 254SMO o 904L, progettati per resistere al pitting e alla corrosione localizzata. In alcuni casi si preferisce un rivestimento interno piuttosto che un metallo costoso: i liner in GRP (vetroresina rinforzata) sono molto diffusi perché leggeri e resistenti all’ambiente acido, mentre l’ebonite, una gomma dura con ottima resistenza chimica, viene usata soprattutto nelle sezioni interne ma è più sensibile agli urti meccanici.
Gli ugelli di spruzzo devono sopportare erosione e intasamenti, quindi vengono realizzati in acciaio inossidabile o in materiali plastici resistenti come PVDF e PTFE. I demister possono essere costruiti in acciaio duplex o in composito, mentre i packing interni, che aumentano la superficie di contatto gas-liquido, possono essere ceramici, plastici o metallici a seconda delle esigenze operative.
La scelta dei materiali non è mai casuale, ma frutto di un compromesso tra resistenza chimica, costi, peso e facilità di manutenzione. Proprio per questo la conoscenza delle diverse soluzioni costruttive è essenziale per chi si occupa di ispezioni e manutenzione.
Problemi operativi e difetti tipici
Nonostante la loro robustezza, gli scrubber non sono esenti da problemi. La corrosione è uno dei principali nemici, specialmente nelle aree soggette a depositi o ristagni, dove il contatto con soluzioni acide può provocare pitting o crevice corrosion. L’erosione è un altro difetto comune: il continuo impatto dei getti nebulizzati sulle pareti interne e sugli ugelli porta nel tempo a un assottigliamento del materiale.
I liner in GRP possono delaminarsi, mentre quelli in ebanite tendono a incrinarsi in presenza di urti o variazioni termiche. Gli ugelli stessi possono ostruirsi a causa di incrostazioni saline o residui carboniosi, riducendo l’efficienza del lavaggio. Anche il demister non è immune da problemi: se non funziona correttamente, le gocce trascinate dai fumi finiscono nel funnel, causando depositi, corrosione e un aumento della contropressione.
Tutti questi difetti non solo riducono l’efficienza dello scrubber, ma possono portare a fermate improvvise o a non conformità normative, con conseguenze economiche significative. Per questo la manutenzione regolare e le ispezioni accurate sono indispensabili.
Le ispezioni degli scrubber: dai metodi tradizionali ai droni
Tradizionalmente, ispezionare uno scrubber significava affrontare operazioni complesse e costose. Si trattava infatti di entrare in spazi confinati, montare ponteggi, fermare la nave e destinare personale a un’attività ad alto rischio. Tutto ciò comportava tempi lunghi, costi elevati e spesso un’analisi parziale, limitata alle aree più accessibili.
Negli ultimi anni la tecnologia ha cambiato radicalmente questo scenario. Sono comparsi endoscopi industriali, telecamere ad alta definizione e robot crawler capaci di muoversi all’interno delle torri. Ma la vera rivoluzione è stata portata dai droni, che consentono di effettuare sopralluoghi completi e dettagliati senza dover entrare fisicamente nello scrubber.
Un drone dotato di telecamera 4K e sensori avanzati può volare all’interno di un funnel o di una torre di lavaggio, riprendere superfici difficilmente raggiungibili e creare modelli 3D che permettono di monitorare l’evoluzione di un difetto nel tempo. Questo significa avere dati precisi, confrontabili e soprattutto ottenuti in totale sicurezza, senza dover esporre il personale ai rischi degli spazi confinati.
L’importanza delle ispezioni con droni
L’utilizzo dei droni porta vantaggi concreti e immediati. Prima di tutto riduce drasticamente i tempi di fermo nave, perché l’ispezione può essere eseguita in poche ore senza necessità di ponteggi o di bonifica totale degli spazi. In secondo luogo, migliora la qualità dei dati: le immagini ad alta definizione permettono di individuare corrosioni iniziali, fessurazioni, occlusioni o tracce di carry-over che a occhio nudo potrebbero sfuggire.
Un altro aspetto fondamentale è la possibilità di creare archivi digitali. Ogni ispezione diventa un tassello di una storia tecnica: confrontando i dati raccolti nel tempo, è possibile capire come si evolve un difetto, programmare interventi mirati e ridurre i costi di manutenzione.
Gli esempi pratici sono numerosi. Un pattern irregolare di spruzzo può rivelare un ugello ostruito; delle striature saline lungo le pareti del funnel possono indicare un problema al demister; una delaminazione del liner può essere individuata prima che si trasformi in un danno grave. Tutti casi che, se trascurati, porterebbero a fermate forzate e costi elevati, ma che grazie ai droni possono essere gestiti con largo anticipo.
Per realtà come la Consultco Inc. marine survey di cui MDSSurvey è partner, l’impiego dei droni nelle ispezioni non è solo un’innovazione tecnologica, ma un vero e proprio cambio di paradigma: significa offrire agli armatori uno strumento efficace per garantire efficienza, sicurezza e conformità normativa, con un approccio moderno e sostenibile.
Le ispezioni degli scrubber con Elios 2 e 3
Durante le ispezioni la differenza la fa la tecnologia, e nel nostro lavoro ci affidiamo a strumenti progettati specificamente per questo scopo: i droni Elios 2 ed Elios 3. Si tratta di piattaforme uniche nel loro genere, sviluppate per operare in ambienti complessi, ristretti e con scarsa visibilità, esattamente come l’interno di uno scrubber, di un funnel o doppifondi.
L’Elios 2 è un drone compatto, protetto da una gabbia sferica che gli consente di volare a contatto con le superfici senza riportare danni. È dotato di illuminazione LED fino a 10.000 lumen, capace di illuminare completamente l’interno di una torre di lavaggio anche in condizioni di buio totale. La videocamera in 4K e la possibilità di inclinazione fino a 180° permettono di ispezionare dettagliatamente ugelli, liner, demister e superfici interne, evidenziando fenomeni come corrosione, delaminazioni, incrostazioni o perdite di liquido.
L’Elios 3, è la versione avanzata, dove è in grado di effettuare letture ad ultrasuoni e aggiunge un sistema di mappatura 3D in tempo reale basato su tecnologia LiDAR. Questo significa che non solo si ottengono immagini ad alta definizione, e letture degli spessori, ma è possibile generare un modello digitale dell’interno dello scrubber, utile per confrontare i dati raccolti in momenti diversi e seguire con precisione l’evoluzione di un difetto. Con questa tecnologia diventa possibile realizzare vere e proprie ispezioni predittive, programmando interventi mirati e riducendo drasticamente i costi di manutenzione imprevista.
Grazie a questi strumenti, le ispezioni degli scrubber non sono solo controlli visivi, ma diventano un processo di analisi strutturata, documentata e digitalizzata. Per gli armatori significa poter contare su dati chiari, comparabili e facilmente archiviabili, a garanzia di efficienza e conformità normativa.
Durante un’ispezione, il drone viene introdotto all’interno dello scrubber e può raggiungere in pochi minuti zone che tradizionalmente richiedevano ore di preparazione e l’impiego di ponteggi. Le immagini in 4K e le mappature 3D permettono di documentare lo stato di liner, ugelli, demister e delle superfici interne, evidenziando anche difetti iniziali che a occhio nudo potrebbero passare inosservati.
Un esempio pratico è rappresentato dalle ispezioni dei funnel, spesso soggetti a corrosione localizzata o a depositi di carry-over. Con i nostri droni è possibile monitorare queste aree senza dover interrompere le operazioni della nave per lunghi periodi, con un risparmio significativo in termini di costi e tempi di fermo.
Il nostro approccio non si limita alla semplice raccolta di immagini: realizziamo report dettagliati, corredati da rilievi digitali che possono essere confrontati nel tempo per seguire l’evoluzione di un difetto. In questo modo le ispezioni diventano uno strumento di prevenzione e programmazione, e non solo di verifica.
Conclusione
Gli scrubber rappresentano oggi una tecnologia imprescindibile per la navigazione commerciale e passeggeri, una soluzione che ha permesso al settore di adeguarsi rapidamente ai limiti imposti dall’IMO e di ridurre drasticamente l’impatto degli ossidi di zolfo. La loro evoluzione verso sistemi di cattura della CO₂ è la sfida del futuro, complessa ma necessaria per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione.
La costruzione di questi impianti, la scelta dei materiali e la gestione delle problematiche operative richiedono competenze tecniche specifiche e una manutenzione costante. Ed è proprio in questo campo che le ispezioni con droni stanno segnando una svolta: più rapide, sicure ed economiche, consentono di ottenere informazioni precise e di prevenire guasti costosi e fermate improvvise altrettanto costose.
In un settore in continua trasformazione, la combinazione tra innovazione tecnologica e competenza tecnica è la chiave per garantire la sostenibilità del trasporto marittimo. E gli scrubber, con le loro potenzialità di evoluzione, rimangono uno dei protagonisti di questa sfida.
Per gli armatori, affidarsi alla Consultco INC. Marine survey o alla MDS Survey significa avere la certezza di un controllo accurato, svolto con le tecnologie più avanzate disponibili sul mercato, e di poter contare su un partner tecnico che unisce esperienza nautica e innovazione digitale.
