9 novembre 2016

Dott.ssa Elisabetta Tonon

Corretta odorizzazione del biometano: analisi rinoanalitica(UNI 7133) e olfattometria

dinamica (UNI EN 13725: 2004) a confronto.

SPIN OFF

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI

DI UDINE

Da dove deriva il biometano?• Il biometano è un gas che contiene almeno il 95%

di metano ed è prodotto da fonti rinnovabili.

• Deriva dal biogas prodotto dalla digestione anaerobica di biomasse in ambiente controllato (digestore) o in discarica.

• Sottoposto a un processo di purificazione e di upgrading, raggiunge la qualità del gas naturale e, rispettando le caratteristiche chimico-fisiche previste nelle direttive dell'AEEGSI, potrebbe essere idoneo alla successiva fase di compressione per l'immissione nella rete del gas naturale o utilizzato per autotrazione, sostituendo il metano proveniente da fonti energetiche fossili.

• La parte complicata, per immettere il biometano nella rete di trasporto o di distribuzione del gas, sta nel fatto che le caratteristiche del biometano sono ipoteticamente mutabili in base al variare

delle materie di origine e al processo di upgrading.

L’odorizzazione quindi è complessa e variabile.

Materiale non divulgabile di esclusiva proprietà LOD

Corretta odorizzazione del biometano• L’unico sistema per la corretta odorizzazione del

biometano, introdotto come requisito di sicurezza a carico dei produttori, è la rinoanalisi. L’analisi rinoanalitica e l’unico sistema di misurazione riconosciuto dalle norme UNI 7133 Odorizzazione di un gas per uso domestico e similare, UNI/TR 11537 Immissione di biometano nelle reti di trasporto e distribuzione di gas naturale. Entrambe le norme prescrivono di valutare direttamente il livello di odorizzazione del gas distribuito.

• Nel caso dell’odorizzazione del biometano, l’obiettivo, per la sicurezza del consumatore, consiste nell’indagare se eventuali composti presenti nel biometano possano interferire con gli odorizzanti di uso più comune (THT, TBM).

• La percezione complessiva, da parte dell’utente, deve risultare equiparabile a quella comunemente associata al gas di origine fossile.

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La norma UNI 7133 fa riferimento, come indicato precedentemente, a due principali odorizzanti:• gas naturale (GN): per il gas naturale viene utilizzato sia il THT

(tetraidrotiofene) ad una concentrazione minima di riferimento 32 mg/m3 che il TBM (terzbutilmercaptano) puro oppure all’interno della miscela ternaria di mercaptani composta per il 75% circa da t-butilmercaptano (TBM), 16% circa da isopropilmercaptano (IPM), 8% circa da n-propilmercaptano (NPM). In entrambi i casi la concentrazione minima di riferimento è di 9,3 mg/m3.

• gas petrolio liquefatto (GPL): l’odorizzante principale è il TBM (terzbutilmercaptano) puro oppure all’interno della miscela ternaria di mercaptani composta per il 75% circa da t-butilmercaptano (TBM), 16% circa da isopropilmercaptano(IPM), 8% circa da n-propilmercaptano (NPM). In entrambi i casi la concentrazione minima di riferimento è di 21 mg/m3.

• Biometano: odorizzazione in corso di studio in base agli inquinanti presenti.

Principali odorizzanti

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Perché la rinoanalisi?

• Dalla rivoluzione industriale il progressivo estendersi degli utilizzi del metano nel settore civile ha indotto il legislatore a sancire l'obbligo dell'odorizzazione con la legge 6 dicembre 1971, n. 1083, dettagliata da successivi decreti ministeriali, nonché norme e tabelle UNI-CIG. L‘ AEEGSI prevede controlli (anche a sorpresa) sulla qualità di tale servizio.

• Prove periodiche delle intensità di odore e/o del grado di odorizzazione dei gas combustibili devono essere effettuate almeno in due periodi dell’anno (numero minimo stabilito dall’Ente competente AEEGSI) in corrispondenza dei regimi stagionali di alta e bassa portata per i gas distribuiti a mezzo tubazione.

• E’ prassi eseguire le prove per valutare l’odorizzazione mediante gascromatografia, le prove tuttavia possono essere condotte anche mediante il metodo rinoanalitico con il quale si stabilisce immediatamente l’intensità di odore del gas ed è l’unico metodo utilizzabile in caso di gas non odorizzato.

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Intensità di odore del gas alla concentrazione di allarme

• Intensità di odore minima: la determinazione dell’intensità di odore del gas alla concentrazione di allarme (1% GN in aria; 0,44% GPL in aria) deve essere al minimo di 2Δ (gradi olfattivi) in qualsiasi punto della rete di distribuzione o alla valvola della bombola o del serbatoio.

• Giudizio sul tipo di odore: idoneo se almeno l’85% dei rinoanalisti classifica l’odore come assimilabile al gas combustibile.

• Ripetibilità prove: ogni 3 anni.

• Non tutti i gas però sono naturalmente odorizzati:-gas da non odorizzare:l’intensità di odore del gas alla

co concentrazione di allarme è ≥ a 2Δ.-gas da odorizzare:l’intensità di odore del gas alla

co concentrazione di allarme è < a 2Δ.

SCALA DI SALES

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Come si svolgono le analisi

• I saggi olfattivi (o rinoanalisi) sono eseguiti ricorrendo al senso dell’olfatto di sperimentatori che esprimo il loro giudizio in base a valutazioni soggettive ma secondo i principi, le modalità operative e i procedimenti di elaborazione statistica dei risultati e delle prove definiti nella norma UNI 7133 allo scopo di rendere confrontabili e riproducibili i saggi stessi.

• Si svolgono in camera rinoanalitica che è una stanza di prova di dimensioni tipiche di circa 20 m3 dove vengono simulate le condizioni reali di una presenza di gas.

• La squadra di sperimentatori è composta da 1 tecnico e da 2 o 4 rinoanalisti che devono essere opportunamente addestrati. Dopo la preparazione della miscela (gas o gas+odorizzante o odorizzante) entrano all’interno della camera rinoanalitica per pochi secondi e subito dopo essere usciti danno una valutazione dell’intensità dell’odore secondo la scala di Sales.

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Olfattometria dinamica [UNI-EN13725:2004]

• L’olfattometria dinamica: è la tecnica di riferimento per il monitoraggio delle emissioni odorigene, ossia per la quantificazione di quanto viene emesso, in termini di concentrazione di odore o di flusso di odore, direttamente dalle sorgenti.

• La misura olfattometrica: è una valutazione sensoriale, che utilizza un gruppo addestrato di valutatori, per la determinazione della concentrazione di odore ed è l’unica ad avere finora una standardizzazione normativa nella UNI EN 13725:04 “Qualità dell’aria -Determinazione della concentrazione di odore mediante olfattometria dinamica”.

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Olfattometria

Ha lo scopo di “numerizzare” una sensazione.

Permette di misurare:

• concentrazione di sostanze pure odorose;

• concentrazione dell’odore;

• soglie olfattive di vari composti chimici.

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Determinazione dell’intensità odorigena dei campioni prelevati

• La determinazione delle unità olfattometriche: sono eseguite con l’ausilio di almeno 4 esaminatori opportunamente addestrati secondo norma UNI EN 13725 e l’olfattometro installato presso un laboratorio di Olfattometria dinamica.

• Definizione di unità olfattometrica: un campione gassoso ha concentrazione di 1 OUE/m3 quando è alla soglia di percezione, ossia quando il 50% della popolazione, annusando quel campione, percepisce un odore, mentre il restante 50% non ne percepisce alcuno.

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Come di svolgono le analisi

• L’aria di cui si vuole determinare la concentrazione di odore (espressa in UO/mc cioè Unità Olfattometriche per metro cubo) viene campionata e convogliata tal quale in una sacca di materiale inerte, viene portata in laboratorio e senza alcuna fase preparativa intermedia viene sottoposta alla analisi in camera olfattometrica. Si tratta di una metodica di tipo sensoriale che valuta l’effetto della miscela odorosa utilizzando il naso umano come sensore.

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Contenitori di campionamento• Assenza di odore;

• Inerzia chimica;

• Bassa capacità di adsorbimento nei confronti degli odoranti;

• Bassa permeabilità;

• Impermeabilità alla luce;

• Sufficientemente resistenti agli sforzi meccanici;

• Maneggiabile.

• Si privilegia il NALOPHAN per questioni di costo e di rilasci.

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Camera olfattometrica

• Priva di odori;

• Ben ventilata;

• Non esposta alla luce solare diretta;

• T controllata (25°C ± 3°C)

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Olfattometro e funzionamento

• Dispositivo di diluizione: il campione di aria odorosa viene diluito in modo controllato con aria deodorizzata. Il campione diluito verrà poi sottoposto al giudizio di un gruppo di persone qualificate (esaminatori). Le misure vengono valutate mediante un software. Solitamente si compone di quattro postazioni per gli esaminatori.

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Confronto tra rinoanalisi e olfattometria• LOD sta iniziando un progetto di confronto tra campioni prelevati in

camera rinoanalitica e soglie olfattive che vengono rilevate in olfattometria.

• Attraverso questo approccio si vuole trovare un valore di concentrazione di odore (OUE/m3) relativo al valore 2Δ (gradi olfattivi) della scala di Sales (all’1% di gas in aria).

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SCALA DI SALES

Biometano e olfattometria

• Da studi di letteratura sono stati trovati alcuni composti che vanno ad interferire con l’odorizzazione di tipo standard del biometano.

• In particolare gli interferenti sono:

-limonene

-pinene

-butanone

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Studi futuri sul biometano

• Individuare delle soglie limite per ogni interferente, attraverso l’olfattometria, in modo tale da valutare immediatamente se un biometano può essere odorizzato o meno.

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Sviluppi futuri

• Entrambe le metodologie hanno pregi e difetti. Il nostro obiettivo è sfruttare al meglio le prerogative di entrambe, al fine di raggiungere una corretta e sicura odorizzazione del biometano, dal punto di vista sia scientifico, che tecnico, che economico.

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Perché passare al biometano?Il metano di origine biologica, o biometano, potrebbe arrivare a

soddisfare fino al 10% dei consumi italiani (8 miliardi di metri cubi), sostituendo il metano fossile nella produzione elettrica, nel riscaldamento

e nei trasporti.

Per questi utilizzi serve un controllo della giusta odorizzazione che può avvenire attraverso le due metodologie precedentemente descritte.

Materiale non divulgabile di esclusiva proprietà LOD

www.lodsrl.com

Grazie per l’attenzione!

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