Bilancio energetico - Recupero di calore in una cartiera finlandese
Nel settore della pasta di cellulosa e della carta, il recupero del calore secondario può tradursi in grandi risparmi – qualcosa che il gruppo UPM-Kymmene, con sede in Finlandia, conosce bene in prima persona.
DATA 2026-02-10 AUTOREIl recupero di calore alimenta la produzione di carta
La produzione di carta richiede enormi quantità di energia per mantenere i processi di riscaldamento e raffreddamento necessari all’industria. UPM-Kymmene, con sede in Finlandia, il più grande gruppo forestale europeo e uno dei maggiori produttori di carta al mondo, ha messo a punto un equilibrio ottimale tra i processi di riscaldamento e raffreddamento, ottenendo così energia in surplus.
Il recupero di calore dall’acqua calda è più redditizio se gli impianti di pasta di cellulosa e carta formano un insieme integrato – come a Kaukas, dove il recupero di calore nello stabilimento di pasta di cellulosa consente di risparmiare vapore da utilizzare nella cartiera.
L’integrazione di processo è la chiave per raffreddare i flussi di acqua calda nei processi di produzione della pasta di cellulosa senza la necessità di torri di condensazione, con conseguenti risparmi energetici e un miglioramento dell’economia energetica.
Lo stabilimento di pasta di cellulosa di Kaukas fa parte delle strutture UPM-Kymmene (che comprendono due cartiere e l’impianto di pasta di cellulosa) a Kaukas, vicino alla città finlandese di Lappeenranta, nei pressi del confine russo. Insieme, gli impianti di Kaukas producono 590.000 tonnellate di carta lwc (leggera patinata) all’anno e 720.000 tonnellate di pasta solfatata sbiancata.
Autosufficienza energetica
Da circa 10 anni UPM-Kymmene lavora per raggiungere l’autosufficienza energetica. Lo stabilimento di pasta di cellulosa di Kaukas è stato oggetto, alla fine degli anni ’90, di un ampio programma di ampliamento e modernizzazione e da allora è considerato energeticamente autosufficiente – un obiettivo raggiunto recuperando il calore secondario dai processi di raffreddamento per riutilizzarlo in altre parti dell’impianto. Asko Paakki, responsabile delle operazioni dello stabilimento di pasta di cellulosa di Kaukas, stima che tra il 10 e il 20 percento dell’energia recuperata nello stabilimento venga utilizzata altrove nel sito. «Il surplus di energia viene venduto, solitamente sotto forma di vapore di processo alle cartiere e in particolare alle segherie», afferma.
«Il riciclo dell’energia richiede una pianificazione complessa e un approccio olistico»
Un tale riciclo richiede una pianificazione complessa e un approccio olistico alle esigenze di raffreddamento e alle possibilità di recupero in tutto l’impianto.
È un esercizio di equilibrio. Il calore secondario – cioè il calore trasferito da fonti primarie ai flussi di processo – viene recuperato nelle acque di raffreddamento e di condensazione tramite un sistema di scambiatori di calore e riciclato all’interno dell’impianto. Oltre 100 scambiatori di calore trasferiscono il calore secondario da dove non è necessario a dove lo è, creando un bilancio energetico nello stabilimento che fa risparmiare a Kaukas milioni di euro all’anno in costi energetici.
Tendenza del settore
La tendenza nell’industria della pasta di cellulosa e della carta è quella di sviluppare i processi verso un funzionamento a emissioni liquide zero, per ridurre i flussi di acque reflue e migliorare l’efficienza dei processi. Ciò comporta temperature più elevate delle acque reflue, che richiedono un ulteriore raffreddamento, spiega Pekka Svinhufvud, responsabile dell’economia energetica dello stabilimento di pasta di cellulosa Kaukas di UPM-Kymmene.
Svinhufvud sostiene che le possibilità di risparmio energetico tramite l’integrazione dei processi sono molto specifiche per ciascun impianto. «Dipendono dal concetto di processo, dal layout dello stabilimento e dal bilancio energetico e idrico dell’impianto». Paakki spiega che gli effluenti di processo devono essere raffreddati da 70–80 gradi Celsius (158–178 gradi Fahrenheit) a meno di 40°C (104°F) prima di essere inviati all’impianto di trattamento biologico delle acque reflue, perché i microrganismi non sopravvivono a temperature maggiori. A Kaukas, questo calore viene recuperato utilizzando acqua naturale in uno scambiatore di calore – un’alternativa alle torri di raffreddamento utilizzate in molti impianti di pasta di cellulosa e carta, dove il calore viene semplicemente rilasciato in atmosfera.
Nello stabilimento di pasta di cellulosa, l’acqua di raffreddamento proveniente dall’impianto di evaporazione, i filtrati dall’impianto di sbianca, l’acqua calda dal raffreddamento e l’acqua tiepida dallo scrubber dei fumi di combustione offrono il maggior potenziale per il recupero del calore.
«Quando abbiamo avviato la nostra collaborazione, sono stati eseguiti test e prove con un paio di scambiatori di calore Alfa Laval. Dopo due anni di risultati soddisfacenti, ne abbiamo acquistati sempre di più. Stiamo continuamente cercando opportunità per recuperare calore. Stiamo ancora modificando il processo produttivo e ora stiamo esaminando un’area tra gli scambi inter-filtrati.» - Asko Paakki, responsabile delle operazioni dello stabilimento di pasta di cellulosa di Kaukas
Scambiatori di calore al centro del recupero di calore
Un sistema di recupero di calore completamente nuovo, con scambiatori di calore a piastre WideGap riprogettati per ottenere temperature più elevate, è stato installato presso lo stabilimento UPM-Kymmene di Kaukas in Finlandia per consentire il recupero di calore secondario, con Alfa Laval come principale fornitore. Alfa Laval ha inoltre riprogettato 13 scambiatori di calore a spirale per aumentarne l’efficienza.
Informazioni su WideGap
Alfa Laval ha sviluppato gli scambiatori di calore a piastre WideGap in particolare per le industrie della pasta di cellulosa e della carta e per l’industria dello zucchero, per il raffreddamento degli effluenti contenenti fibre e altri componenti. Grazie agli ampi passaggi tra le piastre, al disegno del canale e al design regolare degli attacchi che consente il facile flusso di fibre e particelle, si riduce al minimo il rischio di intasamento e si massimizza il tempo di operatività.
Grazie al flusso in controcorrente, uno WideGap può riscaldare il flusso freddo fino a una temperatura molto vicina a quella del flusso caldo in ingresso, massimizzando il recupero di energia. Gli scambiatori di calore a piastre WideGap di Alfa Laval permettono di sfruttare sorgenti di calore che in precedenza erano considerate semplici scarti termici. Di conseguenza, il consumo di vapore vivo può essere ridotto e il vapore in eccesso può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica.