Consumo mondiale
1° paese consumatore di :
Petrolio sono gli USA con il 24,6%
Gas naturale sono gli USA e la Russia con
il 36%
1° paese produttore di:
Gas naturale: Russia con 197 Gm³;
Petrolio: Arabia Saudita 10% dei
consumi mondiali;
Carbone: Cina.
Combustibili fossili e l’ambiente
Inquinamento dell’aria
Effetto serra
Modificazione degli equilibri
Inquinamento dell’aria
Ossidi di zolfo
Ossidi di azoto
Ozono
Benzene
Monossido di carbonio
PTS o PM10
Stiamo modificando gli equilibri
Atmosfera
Anidride carbonica
CO2
150 anni
sole
CO2
CO2
fotosintesi
combustione
piante
CO2
respirazione
Produzione
di energia
animali
Carbonio fossile
Petrolio, carbone e gas
Microrganismi
interramento
CO2
25 milioni di anni
Effetto serra
Prodotti di combustione
• Il calore generato innalza la temperatura a
valori tali per cui i partecipanti alla reazione
emettono radiazione elettromagnetica con
lunghezze d'onda comprese nel campo del
visibile.
• Le zone di reazione ci appaiono allora
luminose e si parla di fiamme
Prodotti di
combustione
Nelle combustioni in aria si ha la formazione di
acqua liquida o vaporizzata e di anidride
carbonica dovuta alla presenza di carbonio e
idrogeno nei combustibili
Ma non solo !!!
Prodotti di combustione
• Se l'aria non è sufficiente ad ossidare
completamente il carbonio si ha presenza,
più o meno elevata, di ossido di carbonio,
prodotto tipico delle combustioni in
atmosfera povera di ossigeno
Gas di combustione
I gas di combustione sono quei
prodotti della combustione che
rimangono allo stato gassoso anche
quando raggiungono, raffreddandosi,
la temperatura ambiente di
riferimento (15°C)
Gas di combustione
Ossido di carbonio
L’esposizione in ambienti contenenti l’1,3% di
monossido di carbonio produce incoscienza quasi
istantaneamente e la morte dopo pochi minuti. La
percentuale dello 0,15% per 1 ora o dello 0,05% per 3
ore può risultare mortale. La percentuale dello 0,4% è
fatale in meno di 1 ora.
Prodotti di combustione
Altri prodotti di reazione sono derivati:
• dello zolfo presente in quasi tutti i combustibili
• di gas inerti come l'azoto
• di gas derivanti dalla decomposizione termica di
eventuali sostanze organiche
Prodotti di combustione
Sostanza
Prodotti tossici
Prodotti
maggiormente
tossici
PVC
CO-CO2-HCl-BenzeneToluene
HCl-CO
Poliammidi
CO-CO2-HCN
HCN-CO
Poliesteri
CO-CO2- HCN –HCl(per i
materiali clorurati)
HCN-CO
Resine fenoliche
CO-CO2-Fenolo e derivati
CO-Fenolo
Poliacrilici
CO-CO2-Metacrilato di
metile
CO-Metacrilato di
metile
Polistirene
CO-CO2-Toluene-StireneBenzene-Idrocarburi
aromatici
CO -Idrocarburi
aromatici
Legno e derivati
CO-CO2
CO
Lana
CO-CO2-HCN
CO-HCN
Prodotti di combustione
e infine vi sono incombusti e residui minerali
che vanno a formare i fumi
Inquinanti atmosferici
caratteristiche fisiche
•Gas
•Liquidi
•Solidi
•Aerosols:
polveri (fini < 10),
esalazioni (0,001-1),
fumo (< 0,5),
mist (0,1-50),
nebbia (> 1),
smog,
nuclei di condensazione (<0,1 )
Inquinanti atmosferici
caratteristiche chimiche
Classe
Inquinanti primari
Inquinanti secondari
Composti contenenti zolfo
SO2, H2S
SO3, H2SO4, MeSO4
Composti contenenti azoto
NO, NH3
NO2, HNO3, MeNO3
Ossidi di carbonio
CO, (CO2 **)
Composti organici
C1-C5, aromatici, policiclici
Alogeni
HCl, HF
aldeidi, chetoni, acidi
-
** Normalmente non è considerato inquinante
•Coefficiente di Henry o tensione di vapore (volatilità)
•Solubilità
Combustioni
C + O2  CO2
CxHy + (x + 1/4 y) O2  x CO2 + ½y H2O
- combustioni incomplete o “fredde” ( CO, Particelle e Idrocarburi incombusti,
intermedi di ossidazione)
- impurezze o additivi dei combustibili ( SO2 , SO3 , piombo tetraetile, BTX,
ceneri)
-a T elevata (>850°C) ossidazione dell’N atmosferico ad NO:
N2 + O2  2 NO
(a T ambiente la [NO] di equilibrio è di soli 1,1•10-11 ppm)
- a T elevata (Inceneritori), produzione di PCDD e PCDF da clorurati
Fattori che condizionano
la dispersione, il trasporto e la deposizione di
inquinanti
Dispersione
• turbolenza termica (convettiva): movimenti verticali
turbolenza meccanica (asperità): movimenti orizzontali (venti)
•stabilità atmosferica (profilo termico, inversioni)
Inventario delle emissioni per sorgenti %
(CORINAIR 1990)
EUR 12
SO2 NOx NMVOC CH4 CO CO2 N2O NH3
(except new German Lnder)
Public power etc.
Combustion commercial,
residential etc.
Industrial combustion
Production processes
Extraction and
distribution of fossil fuels
Solvent use
Road transport
Other mobile sources
and machinery
Waste treatment and
disposal
Agriculture
Nature
52
6
18
4
25
4
11
2
1
6
6
4
3
51
12
25
34
3
1
1
5
10
26
18
4
2
6
5
5
22
5
5
2
24
24
1
4
65
3
18
2
1
24
6
1
1
1
4
17
34
24
1
3
1
6
33
32
95
2
3
1
3
3
FONTE: Europe’s Environment Statistical Compendium
Emissioni totali della Regione Lombardia
(Risultati INEMAR del 15 Maggio 2000)
Regione
SO X
NO X
ton/anno ton/anno
NMCOV
ton/anno
CH 4
ton/anno
1 produzione di elettricità, impianti di cogenerazione e riscald. 41,486
23,574
579
595
2 combustioni commerciali, istituzionali e residenziali
5,979
15,760
9,952
3 combustioni industriali e processi con combustioni
21,152
47,176
4 processi diversi dalla combustione
14,978
7,163
5 estrazione e distribuzioni combustibili
132
119,546 16,622
1,644
2,681
730
36,407 13,053
1,097
57,431
48
72,676
8 altre modalità di trasporto
1,772
16,791
2,489
10 agricoltura
11 natura
Totale
443
2,139
48
58
133,380
1,123
161
212,880
29,963
53,529
251
24
37
979
1,947
1,898
2
7
875
52,850
175,559
130,844
NH 3
ton/anno kton/annoton/anno ton/anno
7,342
3,924
294
N2O
1,667
7 trasporti stradali (traffico diffuso + traffico lineare *)
9 trattamento rifiuti e acque reflue
CO 2
13,513
12,362
6 uso dei solventi
CO
0
320,309 14,282
6,988
899
399
598
1,494
370
5,922
55,976
62
1,328
2
101,788
443
90,029 245,489 363,911 410,013 595,090 59,218 12,279 104,445
* emissioni da traffico lineare stimate tramite estrapolazione dei dati Corinair 1990
L’andamento delle concentrazioni
degli inquinanti
Concentrazioni medie annuali a Milano
250
45
200
35
25
20
100
15
10
50
5
0
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
0
Anni
SO2
NO2
Fonte : Rapporto 2001 sulla qualità dell’aria di Milano
PTS
NO
CO
C6H6
O3
3
CO (mg/m )
150
3
30
C6H6 O3 (µg/m )
3
SO2 NO2 NO PTS (µg/m )
40
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
Fonte: ARPA
VALORI DI SOGLIA – NORMATIVA IN VIGORE
Soglia di
attenzione
Soglia di
allarme
Biossido di azoto
(NO2)
200 g/m3
Conc. media oraria
DPR 203/88
400 g/m3
Misurati su 3 ore cons.
DM 60/02
Monossido di
carbonio
(CO)
10 mg/m3
Conc. media su 8 ore
DPCM 28/3/83
_
Biossido di zolfo
(SO2)
130 g/m3
Conc. media su 24 ore
DPR 203/88
500 g/m3
Conc. media su tre ore
cons.
DM 60/02
Ozono
(O3)
180 g/m3
Conc. media oraria
DM 25/11/94
360 g/m3
Conc. media oraria
DM 25/11/94
PM10
50 g/m3
Conc. media su 24 ore
DM 60/02
_
Valori limite – normativa in vigore e in fieri
Inquinante
Biossido di azoto (NO2)
Monossido di carbonio (CO)
Polveri fini (PM10)
Valore limite per la protezione
della salute umana
Data alla quale il valore limite
deve essere raggiunto
su base oraria: 200 g/m3 (da non superare più di 18
volte all’anno)
su base annuale: 40 g/m3
1° gennaio 2010
Media massima giornaliera delle medie sulle 8 ore:
10 mg/m3
1° gennaio 2005
FASE 1:
su base giornaliera: 50 g/m3 da non superare più di
35 volte all’anno
su base annuale: 40 g/m3
1° gennaio 2005
Polveri fini (PM10)
FASE 2:
su base giornaliera: 50 g/m3 da non superare più di
7 volte all’anno
su base annuale: 20 g/m3
1° gennaio 2010
Benzene (C6H6)
su base annuale : 5 g/m3
1° gennaio 2010
Valore limite attuale su base annuale: 10 g/m3
Summary
sulfur dioxide:
lead:
carbon monoxide
benzene
nitrogen dioxide
PM10
 no problem
 no problem
 no problem
 diminishing problem
 serious problem
 severe problem
(to be tackled on local and European level)
ozone
 serious problem,
(to be tackled mainly on European level)