Nell’ambito del controllo delle emissioni industriali la valutazione delle fughe di gas e vapori inquinanti da tubazioni, valvole, pompe, raccordi ecc. rappresenta un problema di non facile soluzione per i responsabile dell’ambiente e della sicurezza.
Le fughe di gas (fugitive emissions) da grandi insediamenti chimici e petrolchimici possono assumere dimensioni pericolose, in caso di guasti o incidenti rilevanti agli impianti; la loro diffusione nell’ambiente può causare immissioni nocive per la salute dei lavoratori e delle popolazioni residenti nelle immediate vicinanze.
Le fughe di gas conseguenti a guasti o a incidenti sugli impianti, specialmente nel caso di industrie chimiche e petrolchimiche, possono rappresentare il principale fattore di emissione e rappresentano la più frequente causa di molestia e disagio per le popolazioni residente nel circondario.
Accanto ai fattori incidentali sono spesso presenti fattori permanenti quali la ventilazione dei serbatoi di stoccaggio e le emissioni da sfiati, torce, circuiti fognari o piccoli camini.
Le normative ambientali e le prescrizioni nei confronti delle industrie a rischio di incidente rilevante impongono l’adozione di sistemi di monitoraggio sempre più efficienti.
Un sistema di monitoraggio ideale dovrebbe essere configurato come una barriera posta in prossimità del perimetro industriale (fence-line), in grado di abbracciare tutti gli impianti a rischio di incidenti o fughe, e capace di rilevare una ampia gamma di composti gassosi.
Allo stato attuale la tecnica che si avvicina maggiormente alla soluzione ideale è rappresentata dai sistemi di monitoraggio di area (open-path monitoring system), realizzati dalla società svedese OPSIS A.B.
SARTEC ha realizzato in Italia due importanti applicazioni per il monitoraggio delle aree industriali a rischio di incidente (Termoli e Marghera), basati su sistemi DOAS OPSIS, e si colloca pertanto come azienda leader del settore.
In queste applicazioni, mediante l’impiego di un certo numero di percorsi ottici di misura installati in posizioni strategiche, risulta possibile intercettare e misurare le immissioni causate da eventuali fughe di gas provenienti dagli impianti industriali.
I diversi percorsi ottici possono essere dotati singolarmente di uno spettrofotometro analizzatore, al fine di ottimizzare l’efficienza del sistema, ma è anche possibile collegare due o più percorsi ad un singolo analizzatore, al fine di contenere il costo del sistema di monitoraggio.
I sistemi open-path DOAS OPSIS possono essere integrati con un certo numero di sensori e analizzatori puntuali di gas e sostanze organiche (S.O.V., I.P.A. ecc), al fine di incrementare l’efficacia dei rilevamenti.
Combinando opportunamente le misure chimiche con dati di velocità e direzione del vento, mediante software specializzati, possono essere determinate le posizioni e le intensità delle sorgenti inquinanti.
La tecnologia open-path DOAS
Le tecniche analitiche che possono essere impiegate nei sistemi di misura open-path sono:
- FT-IR (Fourier Transform Infrared)
- LIDAR (Laser Induced Doppler Array Radar)
- GFC (Gas Filter Correlation)
- DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy).
Ciascuna tecnica è caratterizzata da specifici vantaggi e inconvenienti e tuttavia i sistemi DOAS presentano il miglior compromesso tra qualità e affidabilità dei rilevamenti, da un lato, e costi e complessità costruttive, dall’altro.
I sistemi spettrofotometrici DOAS prodotti da OPSIS possono operare sia nel range Ultravioletto (UVDOAS) che nel range Infrarosso (IR DOAS); il metodo UV DOAS è quello maggiormente utilizzato in quanto consente di monitorare sia gli inquinanti ubiquitari (SO2, NOx, O3, NH3) sia numerosi altri composti organici (idrocarburi aromatici, aldeidi, fenoli, composti solforati ecc.), con limiti inferiori di rilevabilità dell’ordine di qualche ppb.
Il principio di misura dei sistemi OPSIS è basato sull’equazione di Lambert – Beer. che stabilisce la relazione tra la quantità di luce assorbita e il numero di molecole di gas presenti sul percorso ottico.
Il sistema di monitoraggio open-path UV DOAS è un eccellente strumento per la valutazione della qualità dell’aria e per la segnalazione di eventuali fughe di gas da siti industriali.
Mediante questa tecnica è possibile realizzare una rete strategica di percorsi di misura in prossimità dei perimetri industriali, al fine di individuare e segnalare, nel più breve tempo possibile, ogni eventuale emissione inquinante anomala.
I principali vantaggi offerti da questa tecnica sono:
- i percorsi di misura coprono una superficie più ampia e forniscono maggiori informazioni rispetto ai sistemi di misura tradizionali basati sul campionamento puntuale;
- l’analizzatore DOAS OPSIS consente di determinare diversi gas su ciascun percorso ottico, risultando particolarmente adatto nelle applicazioni su poli industriali complessi, caratterizzati da emissioni numerose e diversificate;
- l’ assenza di campionamenti fisici consente misure dirette non influenzate da errori di prelievo e riduce gli oneri di manutenzione;
i limiti inferiori di rilevabilità sono dell’ordine di qualche ppb e risultano significativamente migliori rispetto a tutte le altre tecniche di misura open-path;
- i sistemi DOAS OPSIS possono essere utilizzati anche per il monitoraggio di inquinanti convenzionali, ai fini della valutazione del rispetto di Standard di Qualità previsti dalle leggi, e dispongono di certificazioni di equivalenza ai metodi ufficiali rilasciate dall’ US-EPA e dal TÜV;
- le capacità multiparametriche e la velocità di risposta del sistema DOAS OPSIS rappresentano un eccellente strumento per la segnalazione di perdite di gas e possono fornire allarmi in tempo reale, al superamento di determinate soglie-limite, ai fini della gestione delle situazioni di emergenza.
Utilizzando in modo appropriato i sistema open-path DOAS e appositi software che elaborano i dati di monitoraggio con i dati meteorologici risulta possibile localizzare le sorgenti e quantificare le relative emissioni.
A seguito di ciò, sarà possibile pianificare adeguate misure volte alla riduzione delle fugitive emissions, con conseguenze positive sia sull’ambiente che sulla efficienza della produzione.
Ciascuna tonnellata di VOC dispersi con le fughe da un impianto petrolchimico rappresenta una perdita netta di prodotti e di materie prime; la riduzione delle perdite e il miglioramento ambientale possono pertanto giustificare abbondantemente l’investimento in un sistema di monitoraggio open-path DOAS. |
