Descrizione del nuovo processo: l'applicazione dei cannoni vaporizzatori "Dustfighter<(c)1>" o simili per la riduzione delle polveri fini sulle autostrade elvetiche
[0001] Il problema delle polveri fini (PM 10<2>o superiori) è sempre stato d'attualità e rappresenta forse, al giorno d'oggi, quello più diffuso e ostico da risolvere per le autorità di tutti i paesi. Le polveri fini, anche conosciute sotto la denominazione di "particolato", "particolato sospeso", "pulviscolo atmosferico", "polveri sottili", "polveri totali sospese (PTS)", sono termini che identificano comunemente l'insieme delle sostanze sospese in aria (fibre, particelle carboniose, metalli, silice, inquinanti liquidi o solidi).
[0002] Il particolato è l'inquinante che oggi è considerato di maggiore impatto nelle aree urbane, ed è composto da tutte quelle particelle solide e liquide disperse nell'atmosfera, con un diametro che va da pochi nanometri fino ai 500 micron e oltre (cioè da miliardesimi di metro a mezzo millimetro).<3>Sulle autostrade cantonali transitano ogni minuto centinaia di veicoli tra pesanti e leggeri; veicoli che, con le loro emissioni nocive dovute ai gas di scarico emanati, contribuiscono a rendere l'aria che respiriamo impura e colma di queste polveri sottili. Questo accade specialmente nei periodi caldi estivi o in inverno quanto l'aria è rarefatta e secca.
Una delle cause più diffuse delle polveri fini, come già anticipato sopra, oltre ad altri elementi scatenanti sui quali per ora non ci soffermeremo, è rappresentato dal traffico autostradale che diventa sempre più intenso a causa dei grandi esodi durante i periodi di vacanza e ai frontalieri che usufruiscono sempre più della nostra rete autostradale per recarsi al lavoro. Lungo queste reti infatti, analizzando l'aria, i filtri per i controlli della qualità dell'aria posti qua e la lungo la tratta nazionale sono sempre più intasati a causa di queste polveri sottili che trasportate dai venti e dalle correnti causano gravi conseguenze alla salute dei cittadini. Si pensi ad esempio alla bronchite cronica e ai tumori polmonari provocati dalla sedimentazione continua nei bronchi delle polveri altamente tossiche per il nostro organismo.
[0003] Il Cantone Ticino e gli altri cantoni svizzeri, hanno posto un limite sopportabile ufficiale per le polveri sottili<4>, che quando viene superato si rendono necessari degli interventi "mirati" per ridurre tali emissioni e il traffico autostradale; pensiamo ad esempio al limite degli 80 km/h introdotti su certi tratti autostradali nei periodi critici, al "car-pooling"<5> e al sistema targhe pari/dispari (non d'uso comune in Ticino).
[0004] Noi tutti sappiamo bene che con l'arrivo della pioggia il problema dell'inquinamento da polveri fini viene attenuato facendo scendere i valori limite sotto il limite imposto dal Cantone, rendendo l'aria più pulita e meno tossica. Le gocce di pioggia, la nebbia e l'umidità nell'aria che da essa ne deriva riescono ad inglobare per impatto queste particelle inquinanti appesantendole e impedendone una loro liberazione nell'atmosfera circostante. Il problema della pioggia e dei suoi effetti sta nel fatto che non la si può programmare; un giorno piove e poi per un mese non si vede più una goccia d'acqua e i limiti delle polveri nell'aria tornano a risalire vertiginosamente.
Perché non la creiamo allora? O meglio, perché non ricreiamo artificialmente gli effetti benefici della pioggia? La pioggia è un filtro naturale e come anticipato è importantissima per rendere l'aria più pulita; è per questo che il mio progetto applicativo cerca di ricreare artificialmente tali effetti ai bordi delle autostrade ticinesi e svizzere. Si tratta in pratica di operare un vero e proprio lavaggio/filtraggio naturale dell'aria con il vapore acqueo. Con la "micronebulizzazione" o "brumizzazione <6>" tutto ciò è possibile ricreando in ogni periodo desiderato della giornata la nebbiolina caratteristica che riesce ad abbattere ampiamente le polveri fini. Per capire gli effetti del nuovo processo di filtraggio, dobbiamo osservare ciò che accade in natura all'interno e all'esterno di una nuvola che scarica pioggia al suolo.
[0005] Nello figura seguente riporto schematicamente i diversi processi naturali (nelle nuvole) che rendono possibile la caduta delle gocce di pioggia portando al suolo le polveri fini.
[0006] Analizziamo ora più approfonditamente ciò che accade in natura ad ogni rovescio: i diversi processi naturali per la pulizia dell'aria sono definiti in: Rainout, Washout, Sweepout e "Occult deposition".
"Rainout"
[0007] Le particelle di polveri fini o particolato fungono da nucleo condensatore per le goccioline sospese della nuvola. Alcune di queste aumentano di dimensioni fino a cadere sotto forma di pioggia, sparendo così dall'atmosfera, rendendo l'aria più pulita.
"Washout"
[0008] Le gocce di pioggia formatesi in precedenza rimuovono le particelle di polveri fini. Le particelle vengono inglobate in gocce già esistenti; la differenza con la fase precedente sta nel fatto che a questo punto del processo si è già formata una goccia di dimensioni sufficienti per precipitare al suolo.
"Sweep out"
[0009] Le particelle che stanno sotto la nuvola possono "impattare" in una goccia che cade venendo portate al suolo con la goccia stessa. La difficoltà di questo processo risulta la probabilità che questo accada e risulta il processo meno efficiente. La rimozione di polveri secondo i tradizionali sistemi di innaffiamento con idranti avviene proprio sulla base di questo meccanismo.
"Occult deposition"
[0010] Si riferisce alla deposito al suolo di particelle fini grazie all'effetto di "nubi" che sono in contatto diretto o indiretto con il terreno, come ad esempio la nebbia.
[0011] Il processo di immettere acqua nell'atmosfera sotto forma di microgocce presso alcuni tratti autostradali ticinesi e svizzeri potrebbe risultare la soluzione ideale; questo verrebbe attuato nelle zone dette "calde", quelle con una forte influenza sulla densità delle polveri fini nell'aria del nostro cantone tramite appositi cannoni nebulizzatori.
[0012] Lo scopo è quindi quello di creare questo filtro naturale ed efficiente che duri il più a lungo possibile; potrà essere azionabile a secondo delle necessità imposte dall'intensità del traffico autostradale; con le opportune dimensioni degli ugelli per lo spruzzo ubicate sui cannoni, si raggiungono dimensioni delle gocce anche inferiori a 80 [micro]m (la nebbia in natura è costituita da goccioline di diametro compreso fra 10 e 50 [micro]m, la pioggia ha dimensioni superiori a 1 rara, fino a 7 mm nel caso di gocce molto grosse) per massimizzare l'effetto dei fenomeni di "Rainout" e di "Washout" precedentemente descritti. Tale sistema è facilmente ottenibile con i cannoni "Dust-fighter(c)" o simili, facilmente reperibili sul mercato europeo.
Questi cannoni infatti sono in grado di nebulizzare l'acqua e di "spruzzare/nebulizzare" l'acqua ad una notevole distanza dal punto di emissione (fino a 50 m di distanza dal punto di nebulizzazione per gli impianti più potenti).
[0013] Il nuovo processo da me ideato sarebbe quello di posizionare questi cannoni vaporizzatori (cannoni simili a quelli per la realizzazione della neve artificiale) ai bordi delle autostrade, oltre il guard-rail; cannoni che avrebbero il compito di sparare l'acqua a partire da 6 bar (pressione massima di spruzzo fino a 15 bar) nei momenti critici della giornata creando questa nebbiolina in sospensione fino a quando l'allarme "oltre soglia" non rientra nella normalità. L'impianto funzionerebbe quindi secondo le necessità e non in modo continuo 24h/24h.
[0014] Questi cannoni, con una gittata che va da 30 m fino ai 50 m ed oltre, a dipendenza del modello, andrebbero a creare la "cappa" di microgoccioline impedendo il propagarsi delle polveri sottili nell'ambiente circostante, che si appesantirebbero cadendo al suolo.
[0015] Esistono già piccoli impianti per la "inicronebulizzazione" nei ristoranti, nei parchi e altri ma con finalità prettamente rinfrescanti ed estetiche. Altri invece più grandi e imponenti, per il trattamento delle polveri fini in discariche, fabbriche e cantieri, ecc... Luoghi, anche questi, che si confrontano giornalmente con grandi quantità di polveri.
[0016] www.nebulizer.it www.towerlight.it www.raintronic.com www.wlpdust.com. I cannoni nebulizzatori o "Dust-fighter<(c)>" o simili, sviluppati da diverse ditte italiane come la Cornac, Nebulizer, Tower Light s.r.l e Wlp, sono quanto di meglio offerto sul mercato oggi. Per riferimento si riportano alcuni siti web delle case produttrici/distributrici (www.nebulizer.it, www.towerlight.it, www.raintronic.com, www.wlpdust.com ).
[0017] I cannoni vaporizzatori sono molto versatili e altamente configurabili per le autostrade ticinesi ed elvetiche. Infatti possono essere configurati in versione trasportabile "gommata" su un telaio completo di 2 ruote, timone e 3 piedi regolabili in altezza o in versione "fissa" su dei pali in acciaio inossidabile.
[0018] Sono fomiti con un equipaggiamento di serie che comprende 25 m di cavo, quadri elettrici e pompa elettrica integrata. La versione mobile su ruote gommate, presupporrebbe la possibilità di movimento nelle zone più colpite del Cantone Ticino e minimizzerebbe il costo dell'intero investimento. La versione, fissa sarebbe inoltre più "sicura" con la possibilità di un istallazione stabile su dei pilastri/basi in cemento ubicati su ripari fonici, o semplicemente dietro il "guard-rail". Di seguito descriverò una intera linea disponibile sul mercato<7>proposta dalla ditta Tower Light s.r.l. e da Nebulizer. it:
Dustfighter 3000
[0019]
<tb>Allacciamento elettrico<sep>3 KW
<tb>Alimentazione<sep>380V 50Hz
<tb>Pressione acqua (media)<sep>6 bar
<tb>Pressione d'esercizio<sep>Min. 2 bar - Max 11 bar
<tb>Gettata<sep>20 - 30 metri
<tb>Utilizzo acqua<sep>12,3 LI Min a 10 bar
<tb>Ugelli<sep>18
<tb>Tipo acqua<sep>Potabile / Non potabile
<tb>Filtro acqua<sep>Si
<tb>Brandeggio<sep>Manuale a 360[deg.]
<tb>Dimensioni<sep>2800 x 1490x1730mm
<tb>Peso<sep>400 Kgdati Tower Light s.r.l Italia (c) 2008-2009 Tower Light s.r.l
Dustfighter 5000
[0020]
<tb>Allacciamento elettrico<sep>5,5 KW
<tb>Alimentazione<sep>380V 50Hz
<tb>Pressione acqua (media)<sep>6 bar
<tb>Pressione d'esercizio<sep>Min. 2 bar - Max 11 bar
<tb>Gettata<sep>30 - 40 metri
<tb>Utilizzo acqua<sep>18,3 litri / min. a 10 bar
<tb>Ugelli<sep>30
<tb>Tipo acqua<sep>Potabile / Non potabile
<tb>Filtro acqua<sep>Si
<tb>Brandeggio<sep>Manuale a 360[deg.]
<tb>Dimensioni<sep>2800x1490x1730mm
<tb>Peso<sep>450 Kgdati Tower Light s.r.l Italia (c) 2008-2009 Tower Light s.r.l.
Dust fighter 7500
[0021]
<tb>Allacciamento elettrico<sep>7,5 KW
<tb>Alimentazione<sep>380V 50Hz
<tb>Pressione acqua (media)<sep>6 bar
<tb>Pressione d'esercizio<sep>Min. 2 bar - Max 11 bar
<tb>Gettata<sep>40 - 50 metri
<tb>Utilizzo acqua<sep>34 litri / min. a 10 bar
<tb>Ugelli<sep>24
<tb>Tipo acqua<sep>Potabile / Non potabile
<tb>Filtro acqua<sep>Si
<tb>Brandeggio<sep>Manuale a 360[deg.]
<tb>Dimensioni<sep>3300x1830x2140mm
<tb>Peso<sep>690 Kgdati Tower Light s.r.l Italia (c) 2008-2009 Tower Light s.r.l.
Dustfighter 15000
[0022]
<tb>Allacciamento elettrico<sep>15 KW
<tb>Alimentazione<sep>380V 50Hz
<tb>Pressione acqua (media)<sep>6 bar
<tb>Pressione d'esercizio<sep>Min. 2 bar - Max 11 bar
<tb>Gettata<sep>50 - 60 metri
<tb>Utilizzo acqua<sep>43 litri / min. a 10 bar
<tb>Ugelli<sep>30
<tb>Tipo acqua<sep>Potabile / Non potabile
<tb>Filtro acqua<sep>Si
<tb>Brandeggio<sep>Manuale a 360[deg.]
<tb>Dimensioni<sep>3300x1830x2140mm
<tb>Peso<sep>790 Kgdati Tower Light s.r.l Italia (c) 2008-2009 Tower Light s.r.l.
Descrizione dettagliata dell'intero processo innovativo (cfr. fig. 1)
[0023] Il processo di neutralizzazione delle polveri fini sulle autostrade è totalmente innovativo; questo sistema di nebulizzazione dell'acqua è già stato applicato in altri ambiti industriali (cantieri, raffinerie, fabbriche di metallo, cotonifici, ecc..) europei, ma non è mai stato applicato per ridurre in modo mirato l'inquinamento da particolato/polveri fini sulle autostrade.
[0024] L'intero processo si basa su dei cannoni brumizzatori (vaporizzatori) che ho già ampiamente descritto in precedenza. Cannoni, questi, molto simili a quelli per la produzione della neve artificiale sulle piste da sci.
[0025] I cannoni sono provvisti di filtri e hanno quindi la possibilità di pescare l'acqua direttamente da fiumi, stagni, bacini naturali/artificiali o cisterne.
[0026] Le apposite pompe ad alta pressione, il potente ventilatore e gli ugelli disposti su corone disposte a 360[deg.], hanno il compito di "sparare" letteralmente l'acqua ad una distanza di 30 m e oltre sotto forma di vapore acqueo.
[0027] L'effetto è quello di ridurre gli effetti devastanti delle polveri fini nell'atmosfera grazie all'effetto dell'acqua vaporizzata in microparticelle. Queste, vanno ad inglobare per impatto quelle nocive rendendole pesanti portandole al suolo.
[0028] L'acqua finemente vaporizzata e quasi impercettibile, ha la particolarità di non bagnare i cumuli e l'ambiente circostante evitando così il formarsi di pozze sull'asfalto che potrebbero disturbare il traffico giornaliero e rendere così scivoloso il manto stradale.
[0029] L'acqua necessaria per l'intero processo di nebulizzazione, come detto, verrebbe pescata direttamente dal fiume che corre lungo il tratto dell'A2<8> tramite apposite pompe ad alta pressione; l'acqua non dovrà essere filtrata; infatti può venir utilizzata fnche quella non potabile poiché i cannoni sono equipaggiati con un filtro apposito.
[0030] Inoltre, per minimizzare lo spreco d'acqua e per far fronte all'utilizzo dei vaporizzatori anche nei periodi di grande siccità, si potranno realizzare delle grandi vasche di raccolta delle acque piovane come quelle già realizzate per i cantieri AIptransit<9>. Così facendo, si potrà riciclare totalmente l'acqua piovuta dal cielo. Per minimizzare gli altri costi di gestione, bisognerà programmare le macchine ed il loro funzionamento solo per alcuni periodi della giornata e della notte.
[0031] L'unico intervento, oltre ad un'accurata progettazione e all'investimento intrinseco, sarà quello di segnalare accuratamente la presenza di questi cannoni ai lati dell'autostrada tramite un'apposita segnaletica, onde evitare spiacevoli sorprese improvvise all'utenza.
Un po' di numeri (valori indicativi)
[0032] In base ad una mai analisi si può stabilire quanto segue:
- COSTO DI ACQUISTO
[0033] "Il cannone più piccolo che proponiamo ha un costo contenuto tra i novemila e i ventimila euro." dati Nebulizer.it). Il costo per singolo cannone parte dai CHF 13 000.- per i modelli più piccoli tipo il DF 3000 fino ad arrivare a CHF 30 000.- e oltre per quelli più grandi.
- PRESSIONE SPRUZZO
[0034] La pressione di spruzzo va da 6 a 15 bar a dipendenza del tipo di cannone nebulizzatore che si utilizza e dal tipo di nebbiolina che si vuole. Più si aumenta la pressione e più le microgocce diventano piccole rendendo l'effetto più efficace.
- CONSUMI ELETTRICI
[0035] " I cannoni assorbono da 3 kwh a 20 kwh (dati nebulizer.it)
- CONSUMI IDRICI
[0036] "Nebulizzazione modulabile con consumi sui cannoni a partire da 10-12 It/minuto (dati nebulizer.it)
Analisi SWQT; rischi e opportunità
[0037]
<tb>Rischi<sep>Opportunità
<tb>Consumi elettrici ed acqua elevati<sep>Forte impatto positivo sull'ambiente
<tb>Elevati costi d'investimento<sep>Facile istallazione
<tb>Rinnovamento e adeguamento segnaletica<sep>Valorizzazione dell'acqua
<tb>Possibile reazione ambientalista<sep>Potenziale abbattimento polveri fini fino al 50%
<tb>Siccità ?<sep>Miglior qualità aria
<tb><sep>Minor costi per salute popolazione (effetto a lungo termine)
<tb><sep>Minor costi per lo stato (effetto a lungo termine)
<tb><sep>Eliminazione limiti imposti e momentanei: come ad esempio quello degli 80 km/h
<tb><sep>Miglior qualità di vita
<tb><sep>Abbassamento delle temperature in media di 5[deg.]
<tb><sep>Ticino - Polo innovativo europeo
<tb><sep>Facilità di gestione
<tb><sep>Possibilità di essere il primo "Cantone guida"Note
<1> Dall'inglese "comatti-polvere"
<2>Da Wikipedia, enciclopedia web libere: "La sigla PM10identifica materiale presente nell'atmosfera in forma di particelle microscopiche, il cui diametro aerodinamico medio è uguale o inferiore a 10 [micro]m, ovvero 10 millesimi di millimetro"
<3> Da Wikipedia, enciclopedia web libera.
<4> Da Swissinfo.ch: "Il limite massimo delle polveri fini è stabilito per legge a 50 microgrammi per metro cubo ([micro]g/m<3>) al giorno"
<5>Da Wikipedia, enciclopedia web libera:
" L "auto di gruppo", o "concareggio" ("car-pooling" in inglese, "covoituage" in francese), è una modalità di trasporto che consiste nella condivisione di automibili private tra un gruppo di persone, con il fine principale di ridurre i costi del trasporto. È uno degli amiti di intervento della mobilità sostenibile"
<6>Vaporizzazione dell'acqua in microparticelle.