dust during daytime in a very polluted city - in this case Tokyo, Japan. Cityscape of buildings with bad weather from Fine Particulate Matter. Air pollution.
L’inquinamento atmosferico è una forma di inquinamento ambientale che comprende tutti i fenomeni fisici, chimici, biologici che modificano le proprietà dell’aria con una conseguente alterazione dell’equilibrio geofisico.
È possibile distinguere due tipi di inquinamento atmosferico, in base alla fonte:
Attività industriali, utenze domestiche e mobilità sono le principali fonti di inquinamento ambientale antropogenico ed influiscono significativamente sulla qualità dell’aria, soprattutto nei grandi centri a causa dell’elevata densità abitativa e, quindi, dell’elevato volume di emissioni nocive in uno spazio ristretto.
L’inquinamento di origine naturale, invece, comprende fenomeni difficilmente prevedibili e generalmente discontinui nel tempo, con alte emissioni per brevi periodi, come ad esempio: eruzione dei vulcani, incendi boschivi, tempeste di fulmini, decomposizioni organiche. Come è logico immaginare, risulta difficile (se non impossibile) limitare le emissioni derivanti dai suddetti fenomeni.
Numerose sostanze possono avere effetti negativi sulla qualità dell’aria, ma in genere si prendono in considerazione i composti che presentano i maggiori volumi di emissione e, quindi, che impattano in via predominante sull’inquinamento atmosferico. I più conosciuti sono:
Entrando più nel dettaglio dei processi responsabili delle emissioni di inquinanti, è possibile notare che sostanzialmente tutti gli ossidi (siano essi di carbonio, zolfo o azoto) derivano da processi di combustione e la loro formazione è regolata dalla presenza (o meno) di composti a base di carbonio, zolfo o azoto, oltre che dalle adeguate condizioni di pressione e temperatura.
Se la combustione prevede l’utilizzo di un combustibile ad alto contenuto di carbonio, allora si otterrà un contenuto maggiore di ossidi di carbonio rispetto agli equivalenti di azoto o zolfo, viceversa se la combustione coinvolge flussi ad alto contenuto di azoto, allora si otterrà un contenuto maggiore di NOx. Vista l’elevata pericolosità per l’equilibrio della biosfera degli ossidi di azoto e di zolfo, nel tempo sono state applicate normative sempre più restrittive riguardo le loro emissioni e sono state messe a punto soluzioni impiantistiche che aiutino a rimuovere i composti a base di azoto o zolfo dai processi che prevedono il loro utilizzo, prima che questi ultimi vengano emessi in atmosfera.
Una valutazione scientifica della qualità dell’aria si deve basare su un’attività di misurazione delle concentrazioni di diversi inquinanti in essa presenti, condotta secondo criteri e linee guida definite dai regolamenti tecnici vigenti nel luogo dove viene condotta.
Elementi fondamentali per una valutazione dell’indice di qualità dell’aria sono:
L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha aggiornato le sue linee guida redatte da oltre cento società medico-scientifiche di tutto il mondo, sulla qualità dell’aria, indicando valori obiettivo per sei inquinanti principali: PM2,5, PM10, ozono, biossido di azoto, biossido di zolfo, monossido di carbonio.
Le nuove linee guida dell’OMS, stabiliscono livelli di qualità dell’aria necessari per proteggere la salute umana e forniscono indicazioni per valutare l’esposizione della popolazione a livelli di inquinanti che possono causare problemi di salute. La quantità e la qualità degli studi che documentano l’impatto negativo dell’inquinamento atmosferico sulla salute sono aumentate negli ultimi 15 anni, per questo motivo, e dopo una revisione approfondita dei dati raccolti, i valori AQG (air quality guideline level) aggiornati sono inferiori a quelli suggeriti 15 anni fa. In particolare:
Il documento fornisce inoltre raccomandazioni per buone pratiche di qualità per gestire alcuni tipi di particolato, come carbonio elementare, particelle ultrafini e tempeste di polvere e sabbia, per i quali non ci sono dati quantitativi sufficienti per determinare i valori obiettivo.
È bene informarsi sulle leggi in vigore nel proprio territorio, poiché esse variano da Paese a Paese e spesso sono molto diverse tra di loro in termini di tecnologie applicate, limiti di emissione ed altro.
È possibile accedere facilmente e in tempo reale ai dati delle stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria per scoprire se e come la nostra zona si differenzia dalle altre, vicine e lontane. Ad esempio, il World Air Quality Index utilizza dati in tempo reale da oltre 10.000 stazioni in tutto il mondo per creare una mappa completa dell’inquinamento atmosferico. La mappa inizia con il calcolo dell’indice di qualità dell’aria basato sulle misurazioni di particolato (PM2,5 e PM10), ozono, biossido di azoto, biossido di zolfo e emissioni di monossido di carbonio.
Molto si potrebbe scrivere relativamente al tema delle “conseguenze”, certamente si possono individuare diversi tipi di impatto a seconda del tipo di inquinante e delle concentrazioni rilevate nell’aria, ai fini del presente contenuto ci limitiamo a citare
Alla base del fenomeno noto come “effetto serra”, vi è la capacità delle molecole presenti in atmosfera di essere trasparenti, ovvero in grado lasciarsi attraversare dalla radiazione solare.
Il problema nasce dal fatto che la radiazione solare, dopo aver attraversato l’atmosfera, “rimbalza” sul suolo terrestre, che ne assorbe solo una parte, ma, contrariamente a quanto fatto lungo “il viaggio di andata”, le molecole dell’atmosfera mutano il proprio comportamento non risultando più trasparenti alla parte di radiazione che ritorna.
Come conseguenza la radiazione solare di ritorno, viene assorbita dalle molecole dell’atmosfera che la rimettono in tutte le direzioni, aumentandone così il contenuto energetico e, quindi, la temperatura.
L’anidride carbonica (CO2) è uno dei gas alla base di questo comportamento. Occorre sottolineare che composti come gli NOx o il metano hanno una capacità di assorbire e riemettere radiazione solare di gran lunga superiore rispetto all’anidride carbonica, ma ancora una volta risulta determinante tenere in considerazione la differente concentrazione e quindi la quantità decisamente superiore in atmosfera di CO2 rispetto ai composti citati.
La presenza di inquinanti chimici nell’atmosfera può influenzare la salute degli animali e delle piante, compromettendo così l’equilibrio dell’ecosistema mondiale.
La presenza in atmosfera di ossidi di azoto e di zolfo può causare un abbassamento del pH delle piogge che dunque prendono il nome di “piogge acide” e possono causare danni rilevanti alle vegetazioni, oltre che alla fauna marina.
L’aumento di concentrazione dell’anidride carbonica nell’aria provoca anche l’acidificazione degli oceani, che può alterare le comunità marine e ridurre la quantità di ossigeno nelle acque costiere, ostacolando così la vita marina.
Gli effetti negativi dell’inquinamento atmosferico sono stati ampiamente documentati e comprendono problemi respiratori come l’asma, malattie cardiovascolari e problemi di salute mentale.
Secondo le stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), l’inquinamento atmosferico è responsabile ogni anno di circa 7 milioni di morti premature in tutto il mondo. Queste morti premature sono causate principalmente da malattie cardiovascolari, cancro polmonare e altre patologie respiratorie.
Gli studi dimostrano che l’esposizione prolungata all’inquinamento atmosferico può anche aumentare il rischio di demenza, problemi mentali come la depressione e altri disturbi neurologici. Inoltre, può anche influenzare le prestazioni cognitive degli studenti e ridurre le ore medie di sonno per notte nella popolazione generale.
I composti organici volatili (COV) e le polveri sottili possono essere responsabili dell’insorgere di malattie, soprattutto respiratorie e, nei casi più gravi, possono risultare cancerogeni, come nel caso di numerosi COV.
Inoltre, durante il periodo della pandemia da Covid-19 si era ipotizzata una relazione tra l’elevata concentrazione di particolato e la diffusione del virus, ma ancora non sono stati realizzati studi sufficientemente esaustivi a riguardo.
Secondo la World Health Organization (WHO), ci sono dieci modi in cui ciascuno di noi può aiutare a combattere l’inquinamento atmosferico:
Non guido nelle ore di punta, vado al lavoro a piedi, faccio il compostaggio dei rifiuti, riciclo i miei rifiuti, non brucio i miei rifiuti, uso energia rinnovabile per alimentare la mia casa, controllo quotidianamente i livelli di inquinamento dell’aria, spengo le luci e i dispositivi elettronici ed elettrici non utilizzati.
Il controllo dell’inquinamento è chiaramente più complesso per le industrie manifatturiere, che devono necessariamente adottare sistemi più sofisticati per garantire che le emissioni derivanti dai propri processi di produzione, rispettino i limiti stabiliti dalla legislazione nazionale.
In questo caso l’unica soluzione è l’installazione di impianti di abbattimento degli inquinanti dotati di tecnologie adeguate e differenti a seconda della tipologia di inquinanti da trattare , dei volumi di aria da depurare e delle concentrazioni limite da rispettare.
Vi sono numerose tecnologie di abbattimento efficaci per ridurre l’inquinamento industriale dell’aria. Gli impianti di filtrazione, depurazione ed abbattimento sono una particolare categoria di impianti utilizzata per ridurre le concentrazioni dei principali inquinanti atmosferici generati come sottoprodotti dei più diversi processi industriali.
SISTEMI DI DEPURAZIONE DELL’ARIA E ABBATTIMENTO EMISSIONI
I sistemi di depurazione dell’aria sono dispositivi tecnologici che permettono di ridurre l’impatto ambientale provocato dalle attività industriali, garantendo una maggiore sostenibilità e riducendo i rischi per la salute umana. Uno dei sistemi più comuni è l’abbattitore di polveri, che utilizza un sistema di filtraggio per catturare le particelle solide sospese nell’aria. Questo tipo di dispositivo è particolarmente utile nelle attività industriali che generano grandi quantità di polvere, come ad esempio le industrie estrattive.
Un altro tipo di sistema di depurazione dell’aria è l’abbattitore di fumi, che si occupa di eliminare i gas tossici prodotti dalle attività industriali. Questi dispositivi utilizzano diverse tecniche, come la combustione, l’assorbimento chimico o la catalisi, per separare e neutralizzare i gas dannosi.
Oltre agli abbattitori di polveri e di fumi, esistono anche altri tipi di sistemi di depurazione dell’aria, come gli scrubber, i filtri a carboni attivi, i sistemi di ossidazione ed i recuperi solvente. Ognuno di questi dispositivi ha specifiche applicazioni a seconda delle esigenze dell’industria. Qui di seguito le tecnologie più diffuse nell’industria.
| TIPO INQUINANTE | TECNOLOGIA DI ABBATTIMENTO | NOTE |
| Polveri | Sistemi di abbattimento polveri | Sistemi di bagnatura dei materiali o di nebulizzazione di acqua, in modo che le particelle di polveri, appesantite dall’azione dell’acqua, non possano essere trasportate o sollevate da eventuali correnti d’aria. |
| Polveri sottili | Sistemi di depolverazione | Solitamente filtri a maniche o filtri a cartuccia che catturano i gas carichi di polvere. |
| NOx – Ossidi di Azoto | (Riduzione selettiva catalitica) | La riduzione selettiva catalitica (abbreviato in SCR, ovvero Selective Catalytic Reduction) è un processo chimico per l’abbattimento degli NOx nei gas di scarico. I dispositivi SCR trovano utilizzo sia nella combustione industriale che nei motori a combustione interna delle applicazioni mobili (come autoveicoli). |
| SOx – Ossidi di Zolfo | Abbattimento a umido (Scrubber) | Gli scrubber sono tecnologie di depurazione che utilizzano fluidi di varia natura per realizzare l’abbattimento di inquinanti, tipicamente quelli solubili in acqua. |
| COV – Composti Organici Volatili | Ossidazione termica o sistemi di recupero solvente | In base ai composti organici volatili da trattare si sceglie la tecnologia di ossidazione termica (combustione) oppure la tecnologia di recupero che permette il riutilizzo del solvente nel processo stesso. |
| CO – Monossido di Carbonio | Ossidazione termica | Il processo termico, mediante ossidazione ad alta temperatura, si propone di trasformare i componenti nocivi in sostanze innocue: anidride carbonica (CO 2) e vapore acqueo (H 2 O). |
Gli impianti di recupero degli inquinanti dell’aria, cosiddetti impianti “zero waste”, si inseriscono in un modello di produzione orientato all’economia circolare il cui principio cardine è il riciclo e il riutilizzo delle risorse, a maggior ragione se, come in questo caso, tali “risorse” sarebbero inquinanti una volta liberate in atmosfera.
Le principali tecnologie di recupero inquinanti dell’aria si basano su soluzioni che separano l’inquinante dal flusso aeriforme e lo recuperano successivamente al fine di utilizzarlo nel medesimo ciclo o in altri.
Un tipico esempio sono gli impianti di recupero solvente (i solventi sono tutti appartenenti alla famiglia dei Composti Organici Volatili, già citata) che consentono alle aziende che sono forti utilizzatrici di questi prodotti, di recuperarne la gran parte con un sensibile risparmio economico ed una forte riduzione del danno ecologico.
Nell’ambito del recupero solventi sono disponibili due tipologie di impianto a seconda delle caratteristiche dell’inquinante. Nello specifico, la scelta tra recupero solvente a vapore e a gas inerte è dettata dal grado di idrosolubilità del solvente.
Il risparmio energetico è, per natura, una modalità di riduzione dell’inquinamento atmosferico in quanto tutte le tecnologie di produzione dell’energia hanno un costo ecologico.
A conferma di ciò, da decenni le più importanti aziende investono ingenti somme per il recupero e il riutilizzo dell’energia termica derivante dal ciclo produttivo
Il mercato ha sviluppato le più diverse soluzioni tecnologiche, in ambito impiantistico industriale possiamo citare: circuiti chiusi, steam back, sistemi per il riscaldamento di olio diatermico, la produzione di vapore e il riscaldamento di aria, trigenerazione ed altri.
Tutte queste soluzioni, in sostanza, hanno l’obiettivo di utilizzare il calore (o le frigorie) generate come sottoprodotti di un determinato processo industriale a favore di un altro processo.