Indagini sperimentali “sul campo” per la valutazione delle emissioni da processi di combustione in impianti fissi (piccole centrali termiche per il riscaldamento delle abitazioni alimentate a legna, a pellet, a gasolio ed a gas e impianti industriali per la termovalorizzazione dei rifiuti), dell'efficienza di cattura del particolato ultrafine da parte di filtri a tessuto e per la caratterizzazione chimica del particolato ultrafine e nanoparticolato emesso dai termovalorizzatori. Lo studio valuta la fenomenologia, la consistenza e le potenziali implicazioni delle emissioni di particolato fine e ultrafine da impianti di combustione dal minimo rilevabile di alcuni nanometri fino al limite di 10 micron.
Il termovalorizzatore di Brescia, impianto tra quelli indagati all’interno del progetto
Il monitoraggio si propone di inquadrare e valutare criticamente la fenomenologia, la consistenza e le potenziali implicazioni delle emissioni di particolato fine ed ultrafine da impianti di combustione. La particolarità è che il laboratorio è in grado di analizzare tutto lo spettro dimensionale delle polveri emesse: dal minimo rilevabile di alcuni nano-metri (1 nanometro = 1 milionesimo di millimetro) fino al limite di 10 micron (1 micron = 1 millesimo di millimetro), oltre il quale le polveri perdono rilevanza igienico-sanitaria poiché, essendo grossolane e sedimentabili, sono in larga misura bloccate dalle vie aeree superiori. Ogni applicazione è preceduta da un'indagine preliminare sperimentale sull’impianto per individuarne le specificità costruttive e le fenomenologie emissive che ne conseguono, per adattare lo schema di analisi al sistema da indagare.Gli strumenti analitici a disposizione del laboratorio LEAP per questo tipo di indagine sono estremamente specializzati.
Il nanoparticolato per le sue microscopiche dimensioni e per il contributo trascurabile alla massa totale dell’emissione non può essere misurato con la strumentazione normalmente impiegata per la misura delle polveri fini. Per poterne rilevare la presenza è necessario ricorrere a strumentazione e tecniche avanzate, messe in campo solo di recente in seguito allo sviluppo delle nanotecnologie.
Caratterizzazione delle emissioni di un qualsiasi impianto di combustione stazionario che necessiti di una verifica dei propri livelli emissivi di nanoparticelle. Ad esempio: imprese costruttrici di caldaie alimentate con diverse tipologie di combustibile (gas naturale, pellet, legna); società di gestione di impianti di produzione di energia elettrica e/o termica di medio-grande taglia (termovalorizzatori, centrali a biomassa).
Esempio di sistema di campionamento adottato per la misura delle nanopolveri
Monitoraggio presso impianti di Federambiente
Federambiente è la federazione italiana dei servizi pubblici di igiene ambientale. Per Federambiente, il laboratorio ha seguito il monitoraggio delle emissioni di nano e ultraparticelle a partire dalla sua progettazione. Dopo analisi critica delle conoscenze disponibili in letteratura sulla fenomenologia della formazione ed emissione di polveri fini, e sul loro potenziale effetto sulla salute umana. Parallelamente si è svolta un’indagine sperimentale per la valutazione delle emissioni da processi di combustione, delle tecniche di campionamento nonché dell’efficienza degli eventuali sistemi di trattamento dei fumi implementati nell’impianto oggetto dello studio. In ultimo, il laboratorio ha curato le campagne di misura per la caratterizzazione quantitativa e qualitativa del particolato ultrafine e nanoparticolato in uscita dal sistema di combustione. A questo scopo è stata sviluppata una specifica linea di prelievo ed analisi. Le concentrazioni di nanopolveri nelle emissioni dalle ciminiere dei termovalorizzatori sono comparabili con quelle nell’aria ambiente, se non più basse, e di poco superiori a quelle rilevate nei fumi delle caldaie per riscaldamento domestico a gas naturale, mentre sono ben 100 volte inferiori a quelle dei fumi di scarico delle caldaie a pellet di legna o a gasolio e dei caminetti chiusi.
Federambiente Politecnico di Milano Regione Emilia-Romagna Stazione sperimentale per i combustibili Università di Parma Università di Brescia
S. Ozgen, G. Ripamonti, S. Cernuschi, M. Giugliano, Ultrafine particle emissions for municipal waste-to-energy plants and residential heating boilers. Reviews in Environmental Science and Biotechnology 2012; 11 (4), 407-415
Risultati ottenuti in termini di particelle emesse dagli impianti di combustione analizzati