Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%

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Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

Strategie per ridurre le emissioni
delle stufe a legna fino all’80%
Le misure tecnologiche di ottimizzazione del funzionamento di una stufa a legna,
cioè quelle a carico di chi l’apparecchio lo utilizza quotidianamente, sono fonda-
mentali per ridurre significativamente le emissioni. Ma anche i costruttori possono
ancora fare molto sul piano dello sviluppo tecnologico

Christoph Schmidl, Bioenergy2020+ christoph.schmidl@bioenergy2020.eu

I frequenti superamenti dei valori limite      luppare una serie di misure per stimolare       guito della consultazione con gli esperti
del particolato (PM10) sono un problema        e supportare il massimo miglioramento           invitati sono state le seguenti:
molto sentito e comune in molti paesi          tecnologico possibile per le stufe a legna.     • gli attuali metodi di misura, in parti-
Europei, tra cui anche l’Austria. Sulla base                                                     colare per le emissioni di polveri, non
degli inventari della qualità dell’aria, dei   BENE AL TEST DI OMOLOGAZIONE,                     sono comparabili;
macrotraccianti e dei bilanci di massa, è      MA ALLA PROVA REALE?                            • in futuro dovranno essere misurati an-
noto che le sorgenti emissive più rilevanti    Attualmente lo sviluppo tecnologico è             che i condensabili;
sono rappresentate dai trasporti, dal com-     orientato principalmente a migliorare le        • i metodi di misura dovranno rispec-
parto industriale e dalla combustione re-      prestazioni delle stufe ai fini di ottenere i     chiare quanto più possibile le perfor-
sidenziale (riscaldamento). In riferimento     migliori risultati dalle prove di omologa-        mance ottenibili in campo, questa
al particolato, nei Paesi europei centro-      zione, più che per conseguire le migliori         richiesta sarà inclusa nel prossimo
meridionali, in inverno mediamente circa       prestazioni nel contesto di funzionamento         mandato (M/495).
il 40% del PM10 è prodotto dalla combu-        reale. I test di omologazione non sono oggi
stione domestica di biomasse legnose,          in grado di identificare i migliori prodotti    IL RUOLO CHIAVE
principalmente legna da ardere utilizzata      in termini di prestazioni reali in campo.       È DI CHI USA LA STUFA
in apparecchi domestici.                       È necessario quindi mettere a punto nuo-        Per mettere a punto una metodologia di
Per mitigare questi effetti gli Stati mem-     ve metodologie di prova. Gli attuali limiti     prova che rifletta il funzionamento nel
bri hanno adottato piani di qualità            di emissione sono basati sui risultati ot-      contesto reale delle stufe a legna sono
dell’aria che impongono agli apparecchi        tenuti in laboratorio durante le prove di       state condotte in Austria alcune indagi-
domestici valori limite del rendimento         omologazione, pertanto anche i valori li-       ni in campo sul comportamento degli
e delle emissioni sempre più stringenti,       mite dovranno essere adeguati ai risultati      utilizzatori finali nella gestione dei ge-
fino al divieto di utilizzo nelle zone più     che si otterranno con le nuove metodolo-        neratori e sul monitoraggio delle perfor-
critiche in ambito urbano.                     gie. Una volta che saranno messe a punto        mance in campo degli apparecchi allo
In Austria, per affrontare il problema è       le nuove metodologie per identificare i         scopo di determinare l’impatto di questi
stato attivato – nel periodo 2009-2012 - il    prodotti di miglior qualità, le strategie di    due fattori sull’efficienza e le emissioni, in
progetto “Neue Öfen 2020: le stufe a legna     sostituzione dei vecchi apparecchi con i        rapporto ai valori ottenuti in laboratorio
del futuro, misure per implementare le mi-     migliori prodotti costituiranno la misura       con le omologazioni.
gliori tecnologie allo stato della tecnica”,   più efficace di riduzione delle emissioni.
finanziato completamente da fondi statali.     Nel corso di un incontro tecnico con i          1. Modalità di accensione
Il progetto ha coinvolto direttamente gli      rappresentanti della Commissione Eu-            È noto che la modalità di accensione ha
stakeholders, ovvero i costruttori di ap-      ropea (DG Energia, Ambiente e Indu-             un rilevante impatto sul fattore di emis-
parecchi domestici, le agenzie di prote-       stria) per la messa a punto dei metodi          sione di polveri nella fase di accensione,
zione ambientale e le autorità regionali       di misura per L’Ecodesign e l’Ecolabelling      è stato dimostrato infatti che disponen-
con competenza in materia di qualità           (LOT20, apparecchi domestici), le prin-         do la legna in catasta e accendendo il
dell’aria. L’obiettivo principale era svi-     cipali conclusioni a cui si è giunti a se-      fuoco dall’alto per mezzo di un modulo
34   AGRIFORENERGY
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

                                                                                                                                       d’accensione composto da legnetti sec-
                                         Catasta accesa dall’alto                             Ciocchi accesi dal basso
                                           con legnetti secchi                                  con legnetti secchi                    chi, l’emissione di polveri si riduce del
                                                                                                                                       50-80% rispetto all’accensione dal bas-
                                                                                                                                       so. Sulla base di una indagine campiona-
                                                                                                                                       ria presso gli utenti finali è risultato che
                                                                                                                                       solo l’8% accende correttamente il fuoco
                                                                                                                                       nella stufa (foto 1).
                                                                                                                                       Riguardo ai materiali usati come accendi
                                                                                                                                       fuoco e il loro posizionamento rispetto
                                                                                                                                       alla carica di legna, il 62% del campione
                                                                                                                                       ha dichiarato di utilizzare piccoli pezzi di
                                                  8%                                                       58%                         legna e carta, mentre solo l’8% dichiara di
                                                                                                                                       usare appositi accendi fuoco. L’83% degli
                                       Catasta rinfusa                                Ciocchi verticali con accensione dal
                                 senza modulo di accensione                                   basso (tipo bivacco)                     utenti posizionano il modulo di accensio-
                                                                                                                                       ne alla base della carica o nella sua parte
                                                                                                                                       inferiore, dove causa i maggiori valori di
                                                                                                                                       emissione di polveri in fase di accensione.

                                                                                                                                       2. Monitoraggio del funzionamento
                                                                                                                                       in campo
                                                                                                                                       I risultati del monitoraggio delle condi-
                                                                                                                                       zioni operative in campo delle stufe a le-
                                                                                                                                       gna (tabella 1) indicano una notevole va-
                                                  15%                                                      19%                         riabilità del numero di cariche per ciclo
                                                                                                                                       di funzionamento (da 2 fino a 16), che
Foto 1 – Modalità di accensione delle stufe a legna in Austria

Tabella 1 – Risultati del monitoraggio delle condizioni operative delle 3 stufe a legna monitorate
 Stufe                                                                                         A                            B                                           C

 Numero medio di cariche                                                                     3                              3                                       6
 per ciclo di funzionamento                                                            (min 3, max 4)                 (min 2, max 5)                         (min 2, max 16)

 Durata media della carica                                                                    0,7                         1,15                                     0,89

 Ore di funzionamento per giorno                                                              0,9                          5,2                                          7

Grafico 1 – Monitoraggio dei valori del tiraggio e della temperatura dei fumi di scarico.
                                                                                                                                                                                     Temperatura dei fumi di scarico (°C)

                                60                                                                                                                                             350
  Pressione del tiraggio (Pa)

                                50                                                                                                                                             300

                                                                                                                                                                               250
                                40
                                                                                                                                                                               200
                                30
                                         26                                                                                                                                    150
                                                                                                              28          29                       29
                                20                                                   25                                                                                        100
                                10
                                                   18
                                                                                                                                                                               50

                                 0                                                                                                                                             0
                                     0               0,5                  1                1,5                2          2,5               3                3,5

                                                                                                       Tempo
                                                                                                          Time(ore)
                                                                                                               (s)
                                                        Tiraggio della stufa
                                                        Flue gas draught     A A
                                                                         - Stove                                          Valore
                                                                                                                          Averagemedio  deldraught
                                                                                                                                  flue gas  tiraggio
                                                                                                                                                   of per ogni carica
                                                                                                                                                      batch
                                                        Valore
                                                        Average medio  deldraught
                                                                 flue gas  tiraggio
                                                                                  of operation cycle                      Temperatura  dei fumi
                                                                                                                          Flue gas temperature   di scarico (°C)
                                                                                                                                               (°C)
                                                        del ciclo di funzionamento

                                                                                                                                                                        AGRIFORENERGY                                       35
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

Tabella 2 – Confronto delle prestazioni reali, ottimali e di omologazione di                     nuove metodologie per i test di omo-
una stufa a legna                                                                                logazione per stimolare miglioramenti
                                                                                                 tecnologici e innovazione. I risultati otte-
             Stufa C: misure in campo con gestione utente usuale (STP, mg/Nm3 13% O2)
                                                                                                 nuti riguardano solo l’Austria pertanto è
 Carica Durata (minuti)         CO             OGC                PM             ŋ%              necessario raccogliere dati anche in altri
     1           43            7556            1096               318            51,5            paesi, nonchè ampliare l’indagine anche
                                                                                                 alle stufe a pellet.
     2           39            9491            1351               141            29,1

     3           39            8059            1320               125            42,5            COME MIGLIORARE LE PRESTAZIONI
           Stufa C: misure in campo, gestione come da manuale istruzioni del costruttore         DI UNA STUFA A LEGNA?
     1           32            2546            151                150            61,0            Le misure di miglioramento delle presta-
                                                                                                 zioni di una stufa a legna si dividono in
     2           58            3661            239                63             42,0
                                                                                                 “non tecnologiche” e tecnologiche.
     3           45            1993            272                79             45,7            Le misure non tecnologiche riguardano
                           Stufa C: misure in laboratorio (omologazione)                         le azioni da intraprendere per informare
                                                                                                 l’utente sulla corretta gestione della stu-
     1           55            793              36                25             83,2
                                                                                                 fa, per esempio i libretti di istruzione dei
                                                                                                 costruttori contengono sì le informazioni,
                                                                                                 ma queste sono disperse nelle numerose
significa molte partenze da freddo del        • operative ottimali: stufa gestita (dai ri-       pagine del libretto. È auspicabile quindi
generatore (elevate emissioni). La dura-        cercatori) sulla base delle istruzioni del       che le più importanti informazioni per la
ta della carica varia da 0,7 a 1,15 ore con     libretto fornito dal costruttore;                corretta gestione siano riassunte in modo
un’ampia variabilità delle ore giornaliere    • omologazione in laboratorio.                     chiaro e intuitivo in una sola pagina, fa-
di funzionamento (da 0,9 a 7 ore).                                                               cilmente consultabile dall’utente. Inoltre
                                              5. Misure «non tecnologiche»                       è auspicabile per il futuro che tali infor-
3. Tiraggio                                   per contenere le emissioni                         mazioni siano diffuse anche tramite video
È noto che l’omologazione in laborato-        I risultati ottenuti dimostrano che esiste         e applicazioni smartphone, forme di co-
rio delle stufe a legna è eseguita mante-     un rilevante potenziale di riduzione delle         municazione molto utilizzate dalle nuove
nendo un tiraggio di 12 Pa. Il grafico 1      emissioni attraverso le cosiddette misure          generazioni.
riporta l’andamento del tiraggio in con-      “non tecnologiche”, ovvero migliorando             Un altro aspetto particolarmente im-
dizioni di funzionamento reale di una         il comportamento dell’utente e orientan-           portante si riferisce alla consapevolezza
delle stufe a legna monitorate raccorda-      dolo verso un’ottimale gestione dell’ap-           dell’utenza sull’importanza di una cor-
ta a una canna fumaria in ceramica, coi-      parecchio. I risultati confermano che i            retta installazione dell’apparecchio e
bentata, alta 6 metri. Come si osserva, in    valori di omologazione riflettono solo             dell’impianto fumario, quindi sul fatto
3,5 ore di funzionamento e 5 cariche, il      le migliori condizioni operative e che             che queste operazioni devono essere ese-
tiraggio passa da 18 Pa a 29 Pa. Elevati      queste difficilmente sono ottenibili nelle         guite da operatori qualificati.
valori di tiraggio diminuiscono il ren-       condizioni di funzionamento reale.                 Ci sono poi alcune misure tecnologiche
dimento e pregiudicano il processo di         È necessario quindi mettere a punto                che possono essere applicate per ottenere
combustione (flussi d’aria) provocan-
do un aumento delle emissioni.
                                              Tabella 3 – Risultati delle misure di ottimizzazione rispetto alla situazione ini-
4. Confronto delle prestazioni reali,         ziale (legna impiegata nei test: abete)
ottimali e di omologazione                            Stufe                A                 B                  C                  D
Sono state messe a confronto (tabella 2)
                                                       CO               - 74 %          - 63 %                - 56 %            - 44 %
le prestazioni delle stufe a legna ottenu-
te da un monitoraggio di tre condizioni               OGC               - 72 %          - 40 %                - 78 %            - 47 %
operative:                                       Polveri totali          n.a.              n.a.               - 38 %            - 40 %
• reali: stufa gestita dal proprietario se-
                                               Rendimento (η)           + 59 %             +7%                + 34 %             ±0%
   condo il comportamento usuale;
36   AGRIFORENERGY
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

                       21                                                            8400                                                 21
                                                                                                                                                                                                    8100
                       18                                                            7200                                                 18                                                        7200

                                                                                            Monossido di carbonio

                                                                                                                                                                                                           Monossido di carbonio
 Ossigeno (volume %)

                                                                                                                    Ossigeno (volume %)
                                                                                                                                                                                                    6300

                                                                                             (mg/Nm3 al 13% O2)

                                                                                                                                                                                                            (mg/Nm3 al 13% O2)
                       15                                                            6000                                                 15
                                                                                                                                                                                                    5400
                       12                                                            4800                                                 12
                                                                                                                                                                                                    4500
                        9                                                            3600                                                 9                                                         3600
                                                                                                                                                                                                    2700
                        6                                                            2400                                                 6
                                                                                                                                                                                                    1800
                        3                                                            1200                                                 3
                                                                                                                                                                                                    900
                        0                                                            0                                                    0                                                          0
                        11:45               12:15                  12:45                                                                  11:45                       12:15                      12:45
                                              Tempo (ore:minuti)                                                                                               Tempo (ore:minuti)
                                Ossigeno (volume %)          Monossido di carbonio                                                                Ossigeno (volume %)          Monossido di carbonio
                                                             (mg/Nm3 al 13% O2)                                                                                                (mg/Nm3 al 13% O2)

Grafico 2 – Effetti delle misure primarie di ottimizzazione della combustione in una stufa a legna.

una riduzione delle emissioni nelle due                              1. Ottimizzazione                                                                        ne delle emissioni di CO, OGC e polve-
fasi più critiche (accensione e ricarica                             delle misure primarie                                                                    ri raggiunge valori compresi tra il 40 e
della legna) ed eliminare potenziali fatto-                          Le misure di ottimizzazione della stufa a                                                l’80%.
ri negativi per il processo di combustio-                            legna hanno riguardato: la tenuta d’aria                                                 Il grafico 2 mostra l’andamento dell’ossi-
ne (controllo dei flussi d’aria). Infine, una                        dell’apparecchio, i volumi d’aria immes-                                                 geno e del monossido di carbonio prima
ulteriore riduzione è raggiungibile attra-                           si in camera di combustione, l’imple-                                                    (sinistra) e dopo (destra) l’ottimizzazione
verso misure secondarie (filtri).                                    mentazione di un sistema di iniezione                                                    delle misure primarie. L’effetto è quello di
                                                                     d’aria a più stadi, la ventilazione del ve-                                              estendere la fase di bassa combustione
PROGETTO BIOCAT                                                      tro della porta di ispezione, l’isolamento                                               tra le due cariche successive, rimangono
Questo progetto europeo, cofinanziato                                della camera di combustione, l’imple-                                                    tuttavia i due picchi riferiti all’accensione
dal settimo programma quadro per le                                  mentazione di una camera di postcom-                                                     e la ricarica della legna.
piccole medie imprese, punta ad ottene-                              bustione, la gestione energetica del letto
re una forte ottimizzazione delle misu-                              di braci.                                                                                2. Integrazione del catalizzazione
re primarie, ovvero delle condizioni di                              La tabella 3 riporta i risultati in termini                                              di ossidazione (BioCAT)
combustione della stufa a legna, e l’inte-                           di aumento del rendimento e riduzione                                                    Per ridurre i picchi di emissione delle
grazione di un filtro catalitico con strut-                          delle emissioni in 4 stufe oggetto dell’ot-                                              fasi di accensione e ricarica della legna
tura a favo (nido d’api).                                            timizzazione. Il potenziale di riduzio-                                                  è stato posizionato nella stufa un filtro

Foto 2 – Esempi di posizionamento del catalizzatore nelle stufe a legna testate

                                                                                                                                                                                            AGRIFORENERGY              37
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

                  Misurazione                                                  Misurazione
                della pressione                                                della pressione

                       Punto di                                                Punto di
                     estrazione                                                estrazione                       Catalizzatore
                        dei gas                                                dei gas                            rivestito

           Gas esausti passati
           per il catalizzatore
                                                                               Catalizzatore
                                                                               non rivestito
            Catalizzatore rive-                                                (testimone)
                          stito

                                                                               Gas combusto

                                                                               Ventilazione

                                                                                                                Catalizzatore
                                                                                                                non rivestito
           Punti di misurazione
           della temperatura

Figura 1 – Posizionamento del catalizzatore rivestito e non-rivestito (testimone), per la misura in parallelo

composto da un catalizzatore di ossida-      Una stufa manuale con il catalizzato-        logie allo stato della tecnica.
zione (prototipo). È importante inserire     re integrato raggiunge quindi livelli di     Nel contempo è necessario implemen-
il catalizzatore in una zona sufficiente-    emissione paragonabili a una stufa au-       tare nuovi standard europei che con-
mente calda e nel contempo facilmente        tomatica (pellet).                           sentano di individuare gli apparecchi in
accessibile per la manutenzione (foto 2).                                                 grado di ottenere le migliori prestazioni
Per verificare l’effetto del catalizzatore   CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE                    nelle condizioni operative reali. Perciò,
sono stati posizionati nello stesso ap-      Il miglioramento delle prestazioni delle     le attività di ricerca e sviluppo dovran-
parecchio in parallelo due catalizzatori,    stufe a legna necessita di una forte presa   no concentrarsi sulla messa a punto di
uno rivestito e uno non-rivestito con        di consapevolezza dei potenziali di ri-      apparecchi in grado di raggiungere le
funzione di testimone (figura 1).            duzione da parte di tutti gli stakeholders   migliori prestazioni in campo.
Le misure effettuate hanno dimostrato        coinvolti. È cruciale divulgare in modo      Come è dimostrato dai risultati fin qui
che il catalizzatore di ossidazione è in     efficace agli utenti le informazioni per     ottenuti, esiste ancora un rilevante po-
grado di ridurre, nelle fasi di accensio-    un corretto e consapevole utilizzo degli     tenziale di riduzione delle emissioni
ne e ricarica della stufa, dell’80-90% il    apparecchi a legna e contemporanea-          conseguibile attraverso il progresso
CO, del 40-70% gli OGC e fino al 50%         mente incentivare la “rottamazione” dei      tecnologico e l’implementazione di
le polveri totali.                           vecchi apparecchi con le migliori tecno-     misure primarie e secondarie. O
38   AGRIFORENERGY
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

Particolato e benzo(a)pirene
si abbattono con moderne tecnologie
e corrette condizioni di funzionamento
Valter Francescato, AIEL

Nelle regioni italiane del bacino padano       clici Aromatici, il più noto dei quali è il     medi di letteratura (Emission Inventory
la qualità dell’aria è in progressivo mi-      benzo(a)pirene.                                 Guidebook, 2013), impiegati per le stime
glioramento, come testimoniano i dati,                                                         degli inventari regionali delle emissioni.
rilevati negli ultimi decenni, dei prin-       LA QUESTIONE BENZOAPIRENE
cipali inquinanti dell’aria, compreso il       Rispetto agli altri inquinanti dell’aria il     EMISSIONI IN CONDIZIONI
particolato (Benassi, 2014; Lanzani, 2014).    benzo(a)pirene è stato rilevato tenden-         DI FUNZIONAMENTO OTTIMALE
Tuttavia, la combustione domestica del         zialmente in aumento, in particolare            Il presente articolo riporta i principali ri-
legno contribuisce ancora in modo rile-        in alcune valli alpine e prealpine dove         sultati di uno studio pubblicato nel 2012
vante alla formazione di particolato, so-      supera d’inverno (più o meno abbon-             da alcuni autorevoli centri di ricerca te-
prattutto d’inverno, quando forma circa        dantemente) il valore limite di 1 ng/m3,        deschi che hanno analizzato e comparato
il 50% del particolato primario (Gurrieri      testimoniando il notevole consumo di            le emissioni di apparecchi e caldaie do-
e Lanzani, 2014). Questa problematica          legna in apparecchi poco performanti.           mestiche allo stato dell’arte (2006), posti
deriva dal fatto che esiste attualmente un     Questa situazione ha allarmato mol-             in condizioni di funzionamento ottima-
parco apparecchi a legna molto diffuso          ti pubblici amministratori di Comuni            le, alimentati a legna, cippato e pellet.
che, nelle più popolose regioni del bacino     montani. In un caso a noi noto il Sindaco       In particolare sono stati considerati il par-
padano (Veneto, Lombardia e Piemonte)          ha sospeso il progetto di realizzazione di      ticolato (PM) e gli Idrocarburi Policicli-
supera il milione di pezzi installati. Più     un impianto a cippato da 300 kW, in so-         ci Aromatici (IPA) per determinare l’ef-
della metà dei generatori sono di tipo         stituzione della caldaia a gasolio esistente    fetto di tossicità sulla salute umana (AA.
tradizionale, con età media superiore a        (in area non metanizzata), per timore di        VV., 2012). Il PM è stato collezionato con
dieci anni e un fattore di emissione di        aumentare il benzo(a)pirene che d’inver-        l’ausilio di un tunnel di diluizione, per de-
PM10 superiore a 400 g/GJ. A questo si         no aveva già superato il valore soglia.         terminare anche la componente organica
aggiunge il fatto che la legna da ardere è     Inoltre, abbiamo letto spesso articoli di       dei condensabili (particolato secondario).
spesso usata impropriamente (dimensio-         stampa, che riprendevano (malamente) i          La massa di PM è stata pesata con e senza
ne, contenuto idrico), le installazioni non    contenuti delle presentazioni annuali dei       condizionamento (120 °C per 8 ore) del
sono conformi alla norma tecnica (UNI          dati di qualità dell’aria di alcune regioni,    filtro umido di campionamento. I cam-
10683) e le manutenzioni, soprattutto la       in cui si accusava apertamente e indistin-      pionamenti sono stati condotti sia con
pulizia degli impianti fumari, non sono        tamente la combustione del legno, fa-           partenza a freddo sia con partenza a caldo
eseguite regolarmente.                         cendo riferimento ai fattori di emissione       dei generatori indagati (tabella 1).

QUALITÀ DEL PARTICOLATO
                                               Tabella 1 – Caratteristiche dei generatori e dei biocombustibili
Una ulteriore criticità rilevata negli ulti-
                                                                      Specie                              Ceneri     Contenuto    Ceneri
mi anni riguarda la qualità del particola-     Tipo di generatore                  kW         Abbrev.
                                                                     legnosa                              (g/kg)     idrico (%)   (% s.s.)
to prodotto dalla combustione domestica        Caldaia a pellet       abete        25          PBs          2,8         7,7        0,28
del legno. Tanto meno performante e            Stufa a pellet         abete        13          PSs          2,8         8,0        0,28
completo è il processo di combustione,
                                               Caldaia a cippato      abete        30          CBs          4,7         23         0,48
tanto maggiore è la quota di carbonio
                                               Caldaia a legna        abete        30          LBs          5,1         17         0,52
organico che compone il particolato,
                                               Caldaia a legna       faggio        30          LBb          4,0         15         0,41
con un conseguente aumento della sua
                                               Stufa a legna          abete         8          LSs          5,3         13         0,54
tossicità derivata (soprattutto) alla pre-
senza di numerosi Idrocarburi Polici-          Stufa a legna         faggio         8          LSb          4,1         13         0,42

                                                                                                                          AGRIFORENERGY      39
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

     450                                                                        140
                                                            410
              PM secco da freddo [g/GJ]                                                                                                        120
     400
              PM umido da freddo [g/GJ]                                         120
     350                                                                                          PM secco Pn [g/GJ]
                                                                                100                                                           93
     300                                                                                          PM umido Pn [g/GJ]                     85
                                                    250
     250                                                                         80
                                    210                                                                                             67
     200                                                                         60
                                  150
     150                                                  119                                                                  36
                     100    110             110   105                            40           31 32
                                          92
     100                   64                                                                                             22
                   63                                                                                   17 18        18
     50
                                                                                 20   11 14                     14
           13 19
      0                                                                           0
           PBs     CBs     LBs     LBb    PSs      LSs     LSb                        PBs     CBs       LBs     LBb       PSs       LSs       LSb

Grafico 1 – Emissioni di PM, filtro umido e secco con parten-               Grafico 2 – Emissioni di PM, filtro umido e secco a potenza
za da freddo. Per le sigle in ascissa fare riferimento a quanto             nominale. Per le sigle in ascissa fare riferimento a quanto ri-
riportato in tabella 1.                                                     portato in tabella 1.

PARTICOLATO PM                                  cie di impatto della fiamma.                       TOSSICITÀ EQUIVALENTE
La perdita di peso del filtro di campio-           In condizioni di esercizio dei generatori         DEI POLICICLICI AROMATICI
namento dopo il condizionamento è                 a potenza nominale (grafico 2) la situa-          La Fondazione Tedesca per la Ricer-
correlata con la quantità di particolato          zione migliora sensibilmente, in termini          ca (Deutsche Forschungsgemeinschaft,
secondario (SVOCs), maggiore è il suo             di particolato secondario. I generatori           Dfg) ha sviluppato, in via sperimentale,
contenuto nel PM, maggiore è la perdita           automatici, la caldaia a legna e la stufa         un approccio per valutare la scala di ri-
di massa rilevata dopo l’essiccazione del         a pellet sono caratterizzati dai più bassi        schio per la salute causata dall’esposi-
filtro. Le maggiori perdite sono state rile-       valori di emissione di PM.                        zione ai composti policiclici aromatici
vate nelle due stufe a legna, in particolare                                                        (IPA). Similmente a quanto avviene già
quella alimentata con il faggio (grafico          BENZOAPIRENE                                    per le diossine, la tossicità equivalente
1), nelle partenze da freddo del genera-          I maggiori valori di benzo(a)pirene               (TEQ) esprime l’effetto di tossicità attra-
tore. L’accensione della legna necessita          sono stati rilevati nei generatori manua-         verso la concentrazione della sostanza di
di più tempo e produce più emissioni a            li a legna, in particolare con partenza da        riferimento in grado di generare i mede-
causa della difficoltà di essiccare pezzi         freddo (grafico 3). Le stufe a legna sono         simi effetti tossici. La TEQ è in relazione
di legna relativamente grandi durante             caratterizzate dai maggiori valori di emis-       con l’effettiva concentrazione di una data
il processo di combustione e la succes-           sione a potenza nominale, tuttavia se con-        sostanza tramite il Fattore di equivalenza
siva distillazione dei gas combustibili.          frontiamo i dati rilevati (11-12 mg/GJ)           tossica (TEF), parametro adimensionale
La complessità del processo deriva dalla          con quelli indicati dal Guidebook 2013,           che moltiplicato per la concentrazione
minore omogeneità e la minore superfi-             ovvero quelli impiegati per le stime degli        effettiva fornisce la tossicità equivalen-
                                                  inventari regionali delle emissioni, riferiti
                                                  alle stufe ad alta efficienza (121 mg/GJ),
                                                  c’è un rapporto 1:10. Lo stesso vale, più o
                                                  meno, per le stufe a pellet. Nel caso delle
                                                  caldaie manuali a legna, rispetto ai valori
                                                  rilevati a potenza nominale (0,12 mg/GJ),
                                                  il valore del Guidebook 2013 è 80 volte
                                                  superiore, mentre diventa comparabile se
                                                  consideriamo la partenza da freddo del
                                                  generatore. I valori del Guidebook 2013
                                                  (10 mg/GJ) sono molto superiori (fino a
                                                  300 volte!) anche in confronto a quanto
                                                  rilevato nella caldaia a cippato e a pellet
                                                  (rispettivamente 0,15 e 0,03 mg/GJ a po-
                                                  tenza nominale).
40   AGRIFORENERGY
Strategie per ridurre le emissioni delle stufe a legna fi no all'80%
SPECIALE EMISSIONI

   140                                                                                80                                      76

                                                                   121      121
   120                                                                                70
                                                                                                                                         TEQ da freddo [Pg/GJ]
                     BaP da freddo [Pg/GJ]                                            60
   100                                                                                                                                   TEQ Pn [Pg/GJ]
                     BaP potenza nom. [Pg/GJ]
                                                                                      50
     80
                     Guidebook 2013 [Pg/GJ]
                                                                                      40
     60
                                                                                                                   27                              28
                                                                                      30

     40                                                                                                                                                 20
                                                                                                                                                                  18
                                                                                      20
                                         25                                                                                                                  14
                                                             17
     20                                                           12                  10
                10        10   10   10        10        10               9 11                         3                                   2,4
          0,43       1,9                           1,3                                     0,75                                             0,16
                                                                                              0,12        0,35          0,3        0,3
             0,03      0,15     0,12      0,12       0,08
      0                                                                                0
           PBs        CBs      LBs       LBb       PSs       LSs         LSb                PBs      CBs            LBs       LBb          PSs     LSs       LSb

Grafico 3 – Emissioni di benzo(a)pirene, con partenza da freddo e                    Grafico 4 – TEQ in riferimento al benzo(a)pirene, valori
a potenza nominale, e confronto con i valori del Guidebook 2013.                     con partenza da freddo e a potenza nominale. Per le sigle
Per le sigle in ascissa fare riferimento a quanto riportato in tabella 1.            in ascissa fare riferimento a quanto riportato in tabella 1.

te. Nella fattispecie il Fattore di equiva-            correttamente. Le stufe a pellet hanno               miglioramenti della tecnica di combu-
lenza tossica del benzo(a)pirene è posto               valori di PM e TEQ nettamente inferio-               stione.
pari a 1, mentre agli altri IPA è assegnato            ri alle stufe a legna allo stato dell’arte.          L’auspicio è che i risultati qui riportati
un valore di rischio potenziale maggio-                Le caldaie manuali a legna sono estre-               aiutino i pubblici decisori ad attivare
re o minore. Il grafico 4 mostra i risultati           mamente performanti in termini di                    provvedimenti più opportuni ed effi-
dell’analisi. In generale i più bassi valori           emissioni e tossicità equivalente, tutta-            caci nei confronti del settore; le moda-
di tossicità equivalente sono raggiunti                via «soffrono» nella fase di accensione               lità per migliorare la qualità dell’aria
dai generatori automatici, in particolare              (grafici 3 e 4). Perciò, è fondamentale la           senza rinunciare, o peggio vietare, la
la caldaia a pellet che, rispetto alla stufa           loro corretta installazione, in particola-           combustione della rinnovabile legno
a legna (moderna), è caratterizzata da                 re è indispensabile l’abbinamento con                ci sono, la nostra Associazione è di-
valori 150 volte inferiori. Se si conside-             un accumulo inerziale correttamente                  sponibile a collaborare per attuarle
ra un ipotetico confronto con le stufe a               dimensionato per limitare il numero di               concretamente. O
legna tradizionali che, a differenza della              accensioni. Questo concetto vale, almeno
moderna stufa qui analizzata, sono molto               in parte, anche per le caldaie automati-
meno performanti (per ragioni di età) e                che, soprattutto quelle a cippato. Le cal-
operano spesso in condizioni di funzio-                daie automatiche sono caratterizzate dai                  Bibliografia
namento non ottimale, ci si può atten-                 più bassi valori di emissione e la tossicità              AA.VV. 2012. Comparison of Emissions
dere un rapporto di tossicità equivalente              del particolato è paragonabile a quella                   from Wood Combustion. Part 1: Emission
                                                                                                                 Factors and Characteristics from Different
fino a 1.000 volte superiore rispetto ai                della maggior parte delle caldaie a ga-                   Small-Scale Residential Heating Applian-
moderni generatori.                                    solio attualmente in esercizio. Il miglior                ces Considering Particulate Matter and
                                                       risultato è stato ottenuto dalla caldaia a                Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH)-
                                                                                                                 Related Toxicological Potential of Particle-
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE                              pellet, mentre le prestazioni della caldaia               Bound Organic Species. ACS Publications,
Questo studio dimostra che le moder-                   a cippato possono essere ulteriormente                    American Chemical Society. Energy Fuels
                                                                                                                 2012, 26, 6695-6704.
ne stufe a legna poste in condizioni                   migliorate usando cippato con contenu-
di funzionamento ottimale emettono                     to idrico inferiore al 20%. Per migliorare                Gurrieri G., Lanzani G. 2014. Emissioni
benzo(a)pirene in quantità 10 volte in-                le emissioni della fase di accensione delle               del riscaldamento domestico a biomasse,
                                                                                                                 il Piano generale degli interventi per la quali-
feriore rispetto ai fattori di emissione               caldaie manuali a legna è raccomandabi-                   tà dell’aria di Regione Lombardia (PRIA) e le
considerati nelle stime degli inventari                le equipaggiarle con un sistema di accen-                 iniziative comuni per il miglioramento del-
                                                                                                                 la qualità dell’aria. Progetto Fuoco 2014.
delle emissioni. Il miglioramento della                sione automatica.
qualità dell’aria passa quindi, necessaria-            Questo studio indica chiaramente che la                   Benassi A. 2014. Linee programmatiche
mente, anche attraverso la sostituzione di             sola massa di particolato non riflette in                  attuate dalla Regione Veneto per la ridu-
                                                                                                                 zione delle emissioni derivanti dal settore
generatori domestici poco performan-                   modo esaustivo la variabilità della tos-                  del riscaldamento residenziale. Progetto
ti con moderni apparecchi a legna che,                 sicità potenziale del particolato emesso                  Fuoco 2014.
tuttavia, devono essere istallati e gestiti            dai generatori a biomassa, così come i
                                                                                                                                                    AGRIFORENERGY      41
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