Modellistica dell'inquinamento atmosferico

Prevenire o ridurre l'inquinamento atmosferico da impianti industriali e' l'obiettivo principale della Direttiva Europea IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control Directive 2008/1/EC). Tale direttiva richiede che gli Stati Membri Europei si assicurino che specifiche categorie di impianti industriali ottengano una autorizzazione prima dell'inizio attivita' o prima di subire modifiche sostanziali.

Noi assistiamo i nostri clienti nel determinare e presentare i loro livelli di inquinamento in atmosfera.

Le attivita' industriali oggetto della Direttiva IPCC includono:

• Produzione di energia
• Produzione e processamento dei metalli
• Estrazione
• Chimica
• Gestione dei rifiuti
• Altre attivita'

I processi produttivi industriali spesso comportano emissioni in atmosfera di sostanze inquinanti nonostante l'utilizzo della migliore tecnologia disponibile (BAT) per l'abbattimento delle emissioni. Le emissioni controllate (caldaie, turbogas, forni) vengono in genere convogliate a camino ma possono anche essere presenti emissioni diffuse areali. Le emissioni possono essere continue cosi' come legate al processo produttivo e quindi dipendenti dalla stagione, dal giorno della settimana e dall'ora del giorno.

Gli inquinanti atmosferici tipicamente valutati sono:

• Biossido di zolfo e altri composti dello zolfo
• Ossidi di azoto e altri composti azotati
• Monossido di carbonio
• Composti organici volatili
• Metalli e loro composti
• Polveri (P2.5, PM10, totali)
• Asbesto (particolato sospeso e fibre)
• Cloro e suoi composti
• Fluoro e suoi composti
• Arsenico e suoi composti
• IPA
• PCDD/PCDF

Cosa facciamo:

• Raccolta e analisi della legislazione locale, nazionale e sovranazionale
• Analisi climatologica del sito
• Raccolta e analisi dei dati meteorologici relativi al periodo di simulazione
• Raccolta e analisi dei dati di qualita' dell'aria
• Caratterizzazione geofisica (ad esempio orografia, uso del suolo, definizione della linea di costa)
• Analisi delle sorgenti e delle emissioni
• Valutazione dei livelli di inquinamento atmosferico mediante software modellistico riconosciuto a livello internazionale (ad esempio i modelli AERMOD e CALMET/CALPUFF raccomandati dall'US-EPA)
• Confronto dei livelli di qualita dell'aria predetti rispetto ai valori limite stabiliti dalla normativa
• Preparazione di un rapporto tecnico descrivente l'intero studio in dettaglio

L'odore costituisce un importante problema ambientale. L'attenzione all'odore come disturbo ambientale e' aumentata a causa della crescente industrializzazione e della necessita' di un ambiente sano espressa dalla popolazione. Allo scopo di mantenere la qualita' dell'ambiente sono necessari sforzi per abbattere i livelli di odore. Lo studio dell'origine e della dispersione degli odori, e dei metodi di misura e di abbattimento sono percio' aspetti molto importanti dell'inquinamento olfattivo.

Molte attivita' emettono odori in atmosfera, ad esempio:

• Lavorazione dei prodotti agricoli
• Lavorazione del bitume
• Birrerie e distillerie
• Industrie chimiche
• Impianti di stoccaggio di prodotti chimici
• Impianti di compostaggio
• Lavori di trattamento dei suoli contaminati
• Generazione di energia elettrica
• Industrie di allevamento intensivo
• Industrie alimentari
• Trattamento dei minerali e lavorazioni metallurgiche
• Industrie della carta, della polpa e dei prodotti della polpa
• Lavorazioni del petrolio
• Sistemi di trattamento delle acque reflue
• Sistemi di trattamento dei rifiuti
• Trasformazione del legno
• Conservazione del legno

Attraverso l'analisi dei dati meteorologici e la simulazione della dispersione atmosferica degli inquinanti odorosi, realizzata con modelli matematici riconosciuti a livello internazionale (ad esempio AERMOD e CALMET/CALPUFF raccomandati dall'US-EPA), determiniamo l'intensita' e la persistenza degli odori nei diversi punti del dominio di studio. Le concentrazioni stimate, espresse in termini di Unita' Odorimetriche (UO/m3), vengono confrontate con i valori suggeriti dalle linee guida per determinare la loro accettabilita'.

Nella fase di cantiere sono utilizzate gru, livellatrici, battipali, trattori, pale cingolate, martelli pneumatici, compressori ed altre macchine che emettono in atmosfera inquinanti quali monossido di carbonio, ossidi di azoto, polveri ed altri ancora. Inoltre la movimentazione degli inerti provoca l'emissione di polveri in atmosfera. La determinazione delle emissioni durante la fase di costruzione di un impianto di produzione e' importante, anche se limitata nel tempo, soprattutto per quanto riguarda le polveri. Tale stima e' a maggior ragione importante anche in fase di costruzione di un edificio o di una infrastruttura.

Le attivita' che comportano emissioni includono:

• Motori dei veicoli del personale addetto al cantiere (CO, NOX, VOC, PM)
• Carico e scarico degli inerti dai cumuli (Polveri)
• Erosione delle superfici dei cumuli da parte del vento (Polveri)
• Risollevamento da parte dei mezzi di costruzione (Polveri)
• Risollevamento da parte dei veicoli del personale addetto al cantiere (Polveri)

Stimiamo le emissioni di inquinanti in atmosfera durante la fase di cantiere a partire dalla durata del cantiere, dalla sua estensione superficiale, dalla tipologia e numero di macchine utilizzate e dal numero medio di addetti al cantiere. Oltre alle emissioni dalle macchine da lavoro, vengono determinate le emissioni degli autoveicoli degli addetti al cantiere, le emissioni dovute al risollevamento di polveri e quelle dovute alla movimentazione degli inerti. Le stime delle emissioni vengono effettuate con metodologie affidabili, come ad esempio COPERT (Europa) e AP42 (USA).

Cosa facciamo:

• Acquisizione e analisi dei dati meteorologici
• Stima delle emissioni di polveri dovute alle attivita' di carico e scarico degli inerti. Tali emissioni dipendono dalla velocita' del vento, dall'umidita' del materiale e dalla quantita' di inerti movimentati ogni giorno.
• Stima del risollevamento di polveri come funzione della tipologia di suolo, della velocita' media del veicolo, del peso del veicolo e del numero di ruote.
• Valutazione delle emissioni dai motori dei mezzi di lavoro e dai veicoli del personale addetto al cantiere.
• Valutazione dei livelli di concentrazione atmosferica indotti dalle emissioni del cantiere

Le torce industriali vengono utilizzate per eliminare attraverso la combustione gas di scarto o miscele di gas e liquidi rilasciate a seguito di sovrappressioni impreviste all'interno dell'impianto. Questi dispositivi vengono utilizzati in diversi tipi di impianti, tra cui pozzi petroliferi, impianti di trivellazione, raffinerie, impianti chimici e discariche. All'interno delle discariche la funzione principale della torcia e' quella di bruciare il metano che viene a formarsi, mentre negli altri tipi di impianti essa assume una funzione protettiva nei confronti di sovrappressioni inattese: in caso di evento anomalo, le valvole di sicurezza entrano in funzione e convogliano gas e liquidi in eccesso verso la torcia dove vengono bruciati. L'accensione della torcia a seguito di un evento accidentale provoca la formazione di una fiamma molto lunga e il rilascio di una enorme quantita' di calore. Se la torcia non viene dimensionata in maniera corretta, a seguito della sua attivazione vi possono essere notevoli danni alle strutture circostanti e alle persone dentro e fuori dall'impianto.

Le piu' importanti linee guida per la progettazione delle torce industriali sono:

• American Petroleum Institute. API Recommended Practice 521, Fourth Edition, March 1997. Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systems.
• American Petroleum Institute. API Standard 537, First Edition, September 2003. Flare Details for General Refinery and Petrochemical Service.

Abbiamo sviluppato una metodologia basata sulle norme API (American Petroleum Institute Recommended Practice) per il corretto dimensionamento della torcia e per la valutazione del suo impatto termico ed acustico nelle aree di interesse. La metodologia, applicata a molti impianti di lavorazione di gas naturale, prevede una attenta analisi meteorologica del sito in esame e la valutazione degli impatti per un periodo minimo di un anno con risoluzione oraria. Il risultato dello studio e' una documentazione che contiene, oltre ai corretti parametri di dimensionamento della torcia, le mappe di impatto e l'individuazione delle zone a maggior rischio a seguito di un'accensione accidentale. In collaborazione con la societa' G and Z sas, siamo in grado di caratterizzare dal punto di vista chimico/fisico la miscela inviata in torcia grazie al software Hysys.

Per il corretto dimensionamento e la valutazione dell'impatto termico e acustico e' possibile usare il nostro software FLARES.

Prova FLARES garatuitamente

Le torri di raffreddamento sono scambiatori di calore utilizzati per dissipare grandi quantita' di calore in atmosfera. Esse sono componenti importanti in molti processi industriali e commerciali.

Le torri di raffreddamento evaporative sfruttano il calore latente di evaporazione dell'acqua per scambiare calore tra il processo e l'aria che passa nella torre di raffreddamento. Questo tipo di torre emette in atmosfera grandi quantita' di vapore e gocce d'acqua di varie dimensioni (drift) che vengono trascinate all'esterno dal flusso d'aria. Le gocce d'acqua contengono, con concentrazione diversa, tutte le impurita' contenute nell'acqua di raffreddamento, quindi sono potenzialmente dannose nel momento in cui si depositano.

Ad esempio, se viene utilizzata l'acqua di mare, le gocce del drift conterranno sale, quindi le gocce di dimensione maggiore che cadranno vicino al punto di emissione saranno dannose per l'impianto stesso, provocando fenomeni di corrosione dei macchinari o cortocircuiti negli apparati elettrici, mentre le gocce di dimensioni minori, che cadranno piu' lontano dal punto di emissione, potranno provocare danni alle colture. Ulteriori impatti delle torri di raffreddamento sono imputabili all'enorme quantita' di vapore che viene emessa. La conseguente produzione di un pennacchio visibile provoca la diminuzione dell'insolazione sotto di esso, fenomeno che ancora una volta puo' essere dannoso per le colture. Possono inoltre aumentare gli episodi di nebbia e di formazione di ghiaccio sulle strade. Nel caso di acqua contaminata (ad esempio da legionella) e' inoltre possibile valutare l'esposizione della popolazione.

Ci occupiamo della valutazione dell'impatto atmosferico delle torri di raffreddamento evaporative. Abbiamo sviluppato ed utilizziamo modelli di simulazione capaci di predire il campo di deposizione delle impurita' contenute nelle gocce di drift (WetPlume, SACTI). Cio' permette, ad esempio, in fase di costruzione di un impianto, di determinare le distanze minime per l'installazione di altri macchinari (ad esempio pompe, apparati elettrici) che potrebbero essere danneggiati dalle impurita' contenute nelle gocce. E' inoltre possibile determinare l'impatto all'esterno del perimetro dell'impianto e valutare potenziali effetti dannosi sulle colture (ad esempio viti ed olivi), la frequenza di visibilita' del pennacchio, e la probabilita' di formazione di nebbia e di ghiaccio.

La costruzione di nuovi insediamenti residenziali e commerciali, conseguenti ad esempio alla riqualificazione di aree urbane dismesse, comporta un notevole impatto sul territorio dovuto, oltre che ai mezzi di costruzione durante l'attivita' di cantiere e agli impianti di riscaldamento dei nuovi edifici, alla variazione del traffico autoveicolare indotta dai nuovi insediamenti.

Studiando l'impatto ambientale di nuovi insediamenti all'interno della citta' di Milano e nel suo hinterland, nell'ambito di Piani di Intervento Integrato, abbiamo acquisito notevole esperienza nella valutazione delle emissioni atmosferiche e acustiche da traffico autoveicolare e nella simulazione della dispersione degli inquinanti atmosferici. Possediamo le capacita' necessarie a determinare le emissioni da traffico autoveicolare nell'ambito di Piani Urbani del Traffico (PUT), a partire dai dati di flusso provenienti da misure e/o da modelli di traffico. Oltre a determinare in maniera dettagliata le emissioni da traffico veicolare su scale relativamente piccole, siamo in grado di stimare con i software necessari le emissioni da traffico autoveicolare (settore CORINAIR SNAP 07) in ambito regionale all'interno di progetti che prevedano la redazione di inventari delle emissioni. Le emissioni vengono calcolate utilizzando la metodologia COPERT, riferimento a livello europeo.

La Direttiva Europea 96/82/CE (SEVESO II) ha come principale obiettivo la prevenzione degli incidenti rilevanti connessi con la presenza di determinate sostanze pericolose e la limitazione delle loro conseguenze per l'uomo e per l'ambiente.

I modelli di simulazione costituiscono un utile strumento per la valutazione degli scenari incidentali e sono di supporto per la predisposizione dei piani di emergenza industriali. Attraverso la simulazione degli incidenti possibili per uno specifico sito industriale e la successiva analisi delle conseguenze e' possibile individuare le misure atte a prevenire gli eventi o a limitarne gli effetti avversi.

Enviroware utilizza modelli di simulazione ed altri strumenti software che consentono di simulare gli effetti di rilasci di liquidi o vapori tossici o esplosivi, incendi (pool fire, jet fire, fireball) ed esplosioni (UVCE, BLEVE), e di stimare gli effetti dannosi prodotti sulle persone e sui materiali (edifici ed impianti).

Facendo precedere l'utilizzo dei modelli di simulazione da una attenta caratterizzazione meteorologica del sito in esame, dalla determinazione delle probabilita' di incidente, dalla localizzazione dei punti sensibili sul territorio e dallo studio della distribuzione della popolazione, si puo' inoltre produrre una analisi di rischio d'area, determinando i livelli di rischio nel territorio in esame.