Che cos'è la zeolite?
La zeolite è un minerale costituito principalmente da silice ed alluminio di origine vulcanica, i cristalli puri hanno tra le loro principali proprietà quella di riscaldarsi se bagnati con alcuni liquidi, tra cui l'acqua.
La caratteristica della zeolite di trattenere delle molecole di alcuni liquidi, ed in particolare quelle dell'acqua, è nota ed utilizzata già da diversi decenni nei processi industriali, e forse ancora da più tempo per trattenere l'umidità nei terreni particolarmente aridi.
Tale fenomeno, che può essere semplicemente verificato con campioni facilmente reperibili in commercio, avvenendo senza lasciare alcun tipo di scarto inquinante, nell'epoca dell'eco-sostenibilità non poteva passare inosservato all'industria dello sfruttamento delle fonti rinnovabili di energia.
Dal prossimo autunno, infatti, dovrebbe essere maggiore anche nel nostro Paese la presenza sul mercato di prodotti che sfruttano la caratteristica, descritta, della zeolite sintetizzata come cristalli puri artificiali, già ampiamente diffusi in altri Paesi europei, in particolare sistemi integrati costituiti da caldaie e pannelli solari termici.
Per questi ultimi, ad esempio, la temperatura del fluido termovettore (che trasporta l'energia termica captata dal collettore solare) può essere notevolmente incrementata, da pochi gradi centigradi a molte decine di gradi, per poi essere trasferire l'energia termica all'impianto di riscaldamento o quello dell'acqua acqua calda sanitaria.
Calore termico dai cristalli di zeolite
Generalmente, le particelle di un fluido si muovono in maniera caotica nel fluido che costituiscono, la velocità con la quale si muovono determina la loro energia cinetica.
Quando le particelle di un fluido termovettore, come quello dei pannelli solari o di un caldaia, vengono a contatto con la zeolite restano intrappolate nelle sue strutture cristalline molecolari, in tal modo, l'energia cinetica delle particelle che vibrano sempre meno viene trasferita alle strutture che si riscaldano.
In pratica si ha una trasformazione di energia cinetica, delle particelle dei fluidi termovettori, in calore analogamente al riscaldamento di un corpo in movimento in contatto con un altro corpo che, bloccandolo, ne rallenta il moto.
Tale fenomeno viene sfruttato integrando in una caldaia un contenitore coibentato, contenente della zeolite, all'interno del quale giunge il fluido termovettore di un pannello solare termico che nelle ore serali o in inverno può avere una temperatura solo di qualche grado centigrado.
All'interno del contenitore una pressione molto bassa permette di far evaporare dell'acqua con i pochi gradi centigradi del fluido termovettore, l'acqua a sua volta raggiunge la zeolite, sottoforma di vapore freddo, che si riscalda producendo così calore utile scambiato con gli impianti.
In linea di massima, per il sistema descritto, con un kg di zeolite si riesce ad ottenere circa 1kW di energia termica disponibile per poco meno di un'ora (ricordiamo che la potenza media di una caldaia per un appartamento standard è di 24 – 28 kW, per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria).
Quando la zeolite è piena di acqua ed il suo processo di produzione del calore è concluso, essa viene riscaldata con il calore prodotto dalla caldaia nel normale funzionamento.
La zeolite riscaldata rilascia le molecole di acqua intrappolate nei suoi cristalli, che ricadendo sul fondo del contenitore permette di riavviare il meccanismo descritto.
Osserviamo che la caratteristica fondamentale dei cristalli di zeolite di cattuare le molecole di acqua, in realtà, è già utilizzata da diversi anni dalle motocondensanti di alcuni climatizzatori per trattenere l'umidità dell'aria.
Costi e prestazioni generatori a zeolite
Rispetto ad un sistema standard integrato (caldaia a condensazione e pannelli solari termici) di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria costituito da una semplice caldaia a condensazione, il rendimento di un sistema con caldaia a zeolite come quello descritto ha un rendimento superiore di circa il 40% con costi che quasi raddoppiano.
Da queste ultime considerazioni si conclude che i sistemi a zeolite possono essere particolarmente convenienti nelle regioni molto fredde che richiedono un lungo periodo di accensione degli impianti di riscaldamento.
