Corso di Pianificazione Energetica e Impatto Ambientale

Università degli Studi di Perugia
Facoltà di Ingegneria
Corso di Impatto Ambientale
Modulo A: Pianificazione Energetica
Ing. Giorgio Baldinelli
a.a. 2011-12
Inquinamento atmosferico:
inquinanti secondari, sorgenti di
emissione
Inquinanti secondari
• Si formano a partire dagli inquinanti primari a seguito di
reazioni chimiche che avvengono in atmosfera
• Esempi: biossido di azoto NO2 e Ozono O3
• In generale, l’insieme dei composti che si formano a
seguito di reazioni fotochimiche tra gli inquinanti primari
presenti in atmosfera (specialmente NOx e HC) viene
detto smog fotochimico :
• NOx + HC + luce solare = smog fotochimico
• Lo smog fotochimico trova condizioni favorevoli
di formazione in presenza di intenso
irraggiamento solare, cielo sereno, temperature
dell’aria elevate (> 20 °C) e bassa umidità
relativa, unitamente a elevate concentrazioni di
NOx e di idrocarburi incombusti al suolo
• Il ciclo fotolitico del monossido di azoto è costituito da
una serie di reazioni, realizzate in stadi distinti, che
conducono all’ossidazione di NO in NO2
• N2+O2 = 2NO
• 2NO + O2 = 2NO2
• In presenza di radiazioni ultraviolette l’NO2 passa ad
uno stato eccitato instabile, dissociandosi nuovamente in
NO e O:
• NO2 + hν = NO + O
• O + O2 + M = O3 + M
• O3 +NO = NO2+O2
• Nelle aree urbane la concentrazione di NO comincia ad
aumentare nelle prime ore della mattina (autoveicoli,
accensione impianti termici); dopo alcune ore la
concentrazione di NO inizia a diminuire ed aumenta
quella di NO2 a causa del processo di ossidazione
dell’NO
• Durante le ore centrali della giornata, a mano a mano
che aumenta la radiazione solare, aumenta anche la
frazione di NO2 che si converte in NO, originando
l’ossigeno monoatomico che produce poi l’ozono
• Sfasamento dei processi di produzione di NO, NO2 e O3
• Effetti nocivi smog fotochimico:irritazione vie
respiratorie,affaticamento, edemi polmonari.
• Danni vegetazione (necrosi foglie dovuta all’ozono)
Le sorgenti di emissione
• Le sorgenti di emissione possono essere classificate in
relazione alla tipologia della fonte inquinante e
all’andamento temporale della portata emessa
• Sorgenti puntuali: caratterizzate da emissioni
quantitativamente rilevanti, coincidenti con i camini dei
grandi impianti di combustione o industriali
• Sorgenti diffuse: presentano emissioni di piccola entità
ma distribuite su ampie superfici
Le sorgenti diffuse producono complessivamente una maggiore
quantità di emissioni inquinanti, ma determinano in genere minori
concentrazioni di inquinanti al suolo, per il minor carico di inquinante
per unità di superficie
Le sorgenti puntuali causano potenzialmente elevati livelli
di inquinamento nelle aree limitrofe, ma si prestano
meglio alla introduzione di sistemi di abbattimento degli
inquinanti
CORINAIR90 Metodologia di censimento sorgenti puntuali:
• Impianti combustione con P> 300 MW termici
• Raffinerie oli minerali
• Impianti produzione acido nitrico e solforico
• Impianti siderurgici (produzione > 3milioni t/anno)
• Industrie cartarie (produzione > 100.000 t/anno)
• Impianti verniciatura autoveicoli (produzione > 100.000 veicoli/anno)
• Impianti industriali con emissioni di SOx, NOx, COVNM superiori a
1000t/anno o di CO2 superiori a 300.000 t/anno)
Andamento temporale
• a) emissioni stazionarie continue
Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante
con variazioni temporali poco significative, fatta
eccezione per i transitori (centrali termoelettriche a
carico costante, forni industriali)
•
b) emissioni stazionarie e discontinue
• Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante
con variazioni temporali poco significative all’interno di
singole fasi di natura ciclica (lavorazione effettuate in
successione utilizzando diversi sistemi di lavorazione)
• c) emissioni variabili e continue
Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante
variabili nel tempo in maniera casuale (processi
industriali con impiego di processi di lavorazione diversi
e con apporti di materie prime e di energia variabili nel
tempo)
•
d) emissioni variabili e discontinue
Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante
variabili nel tempo in maniera casuale all’interno di
singole fasi di natura ciclica
Caratterizzazione delle emissioni
Insieme delle operazioni che consentono di:
• Individuare le sostanze emesse
• Descrivere i processi produttivi
• Valutare le quantità di inquinante emesse nell’ambiente
• Verificare il rispetto dei limiti di emissione
• Verificare il corretto funzionamento degli impianti
produttivi e dei sistemi di depurazione
• Costruire l’insieme dei dati di partenza per l’impiego di
modelli previsionali di dispersione
• Individuare possibili interventi per la riduzione delle
emissioni
Valutazione della quantità di inquinante
• Misura diretta
• Stime condotte sulla base dei cosiddetti fattori di
emissione
Il fattore di emissione F rappresenta la quantità di
inquinante mediamente emessa da una specifica attività
produttiva, con riferimento all’unità di materia prima
lavorata o all’unità di prodotto finale o a qualunque altro
parametro atto a caratterizzare la tipologia produttiva
considerata
• Sono valutati a partire da un numero elevato di misure
effettuate su campioni rappresentativi della tipologia
considerata
• Possono essere ricavati anche da valutazioni teoriche
(bilanci di materia e di energia)
• Possono tenere in conto la tecnologia considerata, l’età
dell’impianto, il tipo di manutenzione
• Si prestano meglio a descrivere le sorgenti puntuali e
sono più adatti per le valutazioni su vasta scala in ampi
periodi temporali
• In generale la quantità di sostanza inquinante E emessa
in un certo periodo di tempo è data da:
E=P*F*C
• dove P è la quantità di prodotto o di materia prima
utilizzata nel periodo e C è un fattore correttivo per
tenere in conto la presenza di sistemi di rimozione degli
inquinanti (correlato all’efficienza dei dispositivi)