Inquinamento atmosferico

Che cosa si intende per inquinamento atmosferico ?

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:

• Antropogenico: è l’inquinamento che deriva da attività riconducibili alla presenza dell’essere umano
• Naturale: è l’inquinamento che deriva da fenomeni naturali

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.

Quali sono le sostanze ed i principali gas inquinanti dell’aria?

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: 

• ossidi di carbonio (CO e CO2)
• ossidi di azoto (generalmente indicati come NOx)
• ossidi di zolfo (generalmente indicati come SOx)
• polveri sottili (o particolato)
• composti organici volatili (COV)

A cosa è dovuto l’inquinamento dell’aria ?

Le sostanze sopra descritte sono emesse in misura variabile dalle attività riconducibili all’uomo e costituiscono perlopiù sottoprodotti dei processi desiderati. Il loro impatto può avere molteplici ripercussioni sull’ecosistema, tra cui l’effetto serra, le piogge acide e la diffusione di malattie. 

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.

Come capire se l’aria è inquinata ?

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:

• particolato (PM 2.5 e PM10)
• ozono (O3)
• biossido di azoto (NO2)
• biossido di zolfo (SO 2)
• monossido di carbonio (CO). 

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:

•  la media annuale del particolato fine (PM2.5) scende da 10 a 5 g/m3
• la media annuale del particolato inalabile (PM10) da 20 a 15 g/m3
• Il biossido di azoto (NO2) scende significativamente da 40 a 10 g/m3
• viene suggerito un limite giornaliero di 4 g/m3 per il monossido di carbonio (CO).

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. 

Inquinamento atmosferico mondiale: Indice di qualità dell’aria in tempo reale

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.

Quali sono le conseguenze dell’inquinamento dell’aria ? Quali sono gli effetti sull’ambiente ? Qual è l’impatto dell’inquinamento atmosferico sulla salute?

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 

Impatti sul clima: l’effetto serra

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.

Impatti sull’ecosistema mondiale

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.

Impatti sulla salute: la diffusione di malattie

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.

Quali sono i modi per ridurre l’inquinamento atmosferico?

Come posso contribuire personalmente alla riduzione dell’inquinamento atmosferico?

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.

Ridurre l’inquinamento industriale dell’aria

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.

Impianti di abbattimento inquinanti dell’aria

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	Dispositivi SCR  (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).

Impianti di recupero inquinanti dell’aria

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.

Impianti per il risparmio energetico

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.