I cicli combinati a gas naturale sono quasi unanimemente considerati la macchina migliore per produrre energia elettrica in ragione della loro elevata efficienza e del basso impatto ambientale, soprattutto per “merito” del combustibile. Ciononostante essi trovano difficoltà ad affermarsi anche perché le problematiche relative alle emissioni sono continuamente in discussione. Recentemente ha suscitato notevole attenzione il problema della possibile emissione di particolato fine dalla combustione del metano (vedere ad esempio il Rapporto “Impatto ambientale dei cicli combinati alimentati a gas naturale, con particolare riferimento alle emissioni di polveri sottili” presentato nel Convegno Assolettrica su “Le centrali a ciclo combinato e le emissioni di polveri sottili: vincolo o opportunità?” tenutosi a Milano presso il Politecnico il 23 Novembre 2004). In tale contesto è stata definita la Task 1.5.2 (Meccanismi di formazione e tecniche di misura di particolato e microinquinanti nella combustione del gas naturale) nel Work Package GASEMIS del Sottoprogetto GAS del Progetto GEN21. L’attività è condotta quasi interamente da Enel Produzione Ricerca. CESI ha partecipato alle fasi di definizione delle specifiche dell’attività ed alla valutazione dei risultati, anche al fine di un inquadramento ottimale nelle attività del sottoprogetto GAS. Il presente rapporto descrive la caratterizzazione sperimentale e la verifica delle prestazioni di uno strumento commerciale per la misura di particolato con granulometria da 10 a 10.000 nm. La misura di particolato fine (< 2.5 µm), ultrafine (< 0.1 µm) e nanometrico (<0.01 µm), sia in massa che in numero di particelle, implica l’utilizzo di metodiche e strumenti specifici diversi dai metodi standardizzati previsti dalla normativa vigente. Tra gli strumenti di campionamento e misura disponibile in commercio, di cui si riporta una breve descrizione, è stato scelto un Electrical Low Pressare Impactor (ELPI) fornito da DEKATI, che permette la misura in linea del particolato in numero per classe granulometrica. Lo strumento ELPI è un impattore a cascata multi stadio, che lavora ad una pressione di 100 mbar, ed è in grado di effettuare misure di distribuzioni granulometriche tra 0.007 e 10 µm in tempo reale. Il principio di funzionamento consiste nel far passare il gas contenente l’aerosol all’interno di un caricatore a corona; le particelle caricate positivamente entrano nell’impattore e sono separate a seconda del loro diametro

aerodinamico mediante impatto inerziale. Ogni volta che una particella si deposita su un piatto dell’impattore, un impulso elettrico è inviato al sistema di conteggio. Lo strumento è corredato da un sistema di campionamento FPS (Fine Particle Sampler), costituito da una sonda e due stadi di diluizione, di cui il primo può essere anche riscaldato. I risultati del collaudo effettuato in laboratorio e le misure sul combustore sperimentale CASPER (simulatore di caldaia alimentato a gas naturale) installato presso l’area sperimentale Enel di Livorno, hanno messo in evidenza potenzialità e limiti di questa strumentazione. Contemporaneamente alle misure con ELPI, a titolo di confronto, sono stati effettuati campionamenti di particolato in massa con il metodo standardizzato da US- EPA (EPA 202), utilizzato genericamente per la determinazione di particolato filtrabile e condensabile emesso da sorgenti stazionarie. Il metodo EPA 202 prevede il campionamento nel condotto mediante sonda munita di un filtro in fibra di vetro o fibra di quarzo o acciaio inossidabile, seguito da 4 impingers, contenenti acqua per intrappolare composti organici e inorganici che costituiscono il particolato condensabile definito come “il materiale gassoso, contenuto nei fumi che da luogo ad aerosol entro pochi secondi dall’emissione da camino”. Sono state condotte prove di laboratorio allo scopo di quantificare numerosi materiali filtranti e ottimizzare la procedura di estrazione della frazione inorganica e organica mediante estrazione, evaporazione e pesata. Nello specifico la determinazione della frazione inorganica consiste nel portare a secchezza circa 500 ml di soluzione di assorbimento in stadi successivi mentre i composti organici sono determinati per estrazione con CH 2 CI 2 (come indicato nel metodo EPA 202) ed evaporazione della soluzione di assorbimento con la tecnica EOM messa a punto nei laboratori Enel di Pisa.