INQUINANTE  SO2 (ossidi di zolfo)

1)CARATTERISTICHE   DELL' INQUINANTE

I più importanti composti inquinanti dello zolfo sono gli SO_x e H₂S. Con il termine SO_X si indicano sei diversi composti gassosi dello zolfo: tra questi ossidi, i più importanti e i più diffusi per la loro alta concentrazione sono l’SO₃ e l’SO₂ . Quest’ultimo è un gas incolore, non infiammabile e non esplosivo, dall’odore soffocante, estremamente solubile in acqua ed è circa due volte più pesante dell’aria.Reagisce con l'O₂ formando SO₃ e per successiva umidificazione H₂SO₄ . L'H₂S è un gas molto solubile in acqua dal caratteristico odore di uovo marcio, caratteristico di emissioni da putrefazioni organiche e da industrie di lavorazione del petrolio. Come importanza prevale l'attenzione per la  SO₂.

2)PROCESSI CHE LI GENERANO

Quattro sono le fonti principali che danno conto del 90% delle tonnellate di sostanze inquinanti che immettiamo annualmente nell’ambiente, come si vede nella tabella. Oltre alle fonti principali, abbiamo alcune altre fonti secondarie come: esalazioni vulcaniche, esalazioni di paludi,   putrefazione di sostanze organiche in genere. Alla base delle fonti principali di inquinamento ci sono i combustibili. I contributi più rilevanti all’inquinamento atmosferico dovuto agli ossidi di zolfo, provengono dai processi di combustione che si svolgono nell’ambito della produzione di elettricità e di calore (centrali termoelettriche e produzione di calore anche a fini domestici) e nell’ambito dell’industria dalla produzione di energia elettrica e/o calore, dall'industria dei metalli, chimica e petrolchimica, dall'industria della carta e della grafica. Volendo parlare di valori concreti le emissioni di SO₂ variano in concentrazione  da 0,03 ppM riferiti all’aria pulita e a 50 ppM riferiti all’aria di zone industriali.
Possiamo classificare le sorgenti emittenti inquinanti in: STAZIONARIE (camini) MOBILI (veicoli a motore) DIFFUSE (emissioni non convogliate)  NATURALI  (vulcani, processi biologici, emissioni di vegetali) ARTIFICIALI  (processi di combustione in centrali termiche, processi  industriali, attività agricole e domestiche) .
In Toscana, negli ultimi anni, le città maggiormente responsabili dell’inquinamento da  SO₂ sono Firenze e Livorno che hanno il primato sia per le emissioni da industrie che per quelle da traffico veicolare pesante.
La diminuzione avvenuta dal 1989 in poi è imputabile per grande parte al settore   produzione energia ed è dovuto all’utilizzo, principalmente da parte dell’ ENEL, di combustibili con minore tenore di zolfo. Altre ragioni della diminuzione di SO₂ sono da ricercare nella graduale sostituzione di gasolio e di olio combustibile con gas naturale, nei processi di produzione di energia e nel riscaldamento domestico, nell’abbassamento del contenuto di zolfo nel gasolio per riscaldamento e autotrazione ( BTZ cioè a  basso tenore di zolfo; il limite legale è stato abbassato dal 1,1% del 1980 fino allo 0,3%); infine in alcuni casi anche alla sostituzione dell’olio combustibile con contenuto di zolfo pari al 3-4% con carbone all’1% di zolfo o sempre con olio a basso tenore di zolfo. E’ però da notare che anche il traffico veicolare influisce su queste emissioni. Nelle città comunque, escludendo le emissioni industriali, la maggior sorgente di anidride solforosa è il riscaldamento domestico. Questo fa capire che la concentrazione di SO₂ nell’aria dipende molto dalla stagione e dalla rigidità del clima. In una grande città del Nord, concentrazioni medie giornaliere di 0,40 ppm non sono infrequenti (limite massimo per legge 0,14 ppm) e valori di questo genere per diversi giorni consecutivi vengono considerati corrispondenti ad una alto inquinamento.

3) EFFETTI SULL'UOMO E SULL'AMBIENTE

SULL'UOMO: l’anidride solforosa è riconosciuta tra i gas tossici. Gli effetti sulla salute sono di irritazione delle vie respiratorie a vari livelli. Al di sopra della concentrazione nell’aria di 25 ppm, gli effetti irritanti sono limitati alle congiuntive e al tratto superiore dell’apparato respirarorio; 0,03 ppm sono avvertiti come sapore sgradevole; 0,5 ppm sono avvertiti come odore; a 1 ppm il polso ed il respiro risultano accelerati; a 1,6 ppm si assiste a fenomeni di bronco-restrizione negli individui più sensibili; 10 ppm causano irritazione a occhi, naso e gola, esposizioni prolungate a questo gas in concentrazioni di 2 ppm possono provocare irritazioni alle mucose nasali, bronchiti e malattie polmonari e l’aggravarsi di malattie cardio-vascolari. I danni maggiori alla salute sono quelli a carico dell’apparato respiratorio, soprattutto legati alla combinazione con il particolato sospeso nell’aria, che in presenza di SO₂ riesce a penetrare in profondità all’interno dei polmoni.
SULLE PIANTE: brevi esposizioni a SO₂ concentrata portano a necrosi sulle foglie ( SO₂ viene trasformata in H₂SO₄). Esposizione prolungata ad SO₂ poco concentrata provoca ingiallimento delle foglie (si blocca la produzione di clorofilla).
SUI MATERIALI: malta, ardesia, marmo (contenenti carbonati) sono attaccati dall’H₂SO₄ . I solfati prodotti (solubili) sono asportati dalla pioggia:   CaCO₃+ H₂SO₄ =>   CaSO₄+ CO₂+ H₂O. Queste piogge acide , attraverso l'abbassamento del pH, provocano anche la corrosione delle armature dei  conglomerati cementizi, con sgretolamento della struttura.

4)COME LIMITARE LE EMISSIONI DI SO₂

Come tutti gli inquinanti gassosi, anche per gli ossidi di zolfo sono stati individuati dei livelli di rischio intorno agli 0,03 ppm; da una decina di anni i più potenti stati della Terra si stanno impegnando a limitare le emissioni; basti pensare che gli Stati Uniti hanno ridotto le emissioni del 50%, da 20 t/annue a 10 t/annue. Poiché gli ossidi di zolfo emessi nell’aria derivano dallo zolfo contenuto nei combustibili abbiamo tre alternative possibili per evitare di scaricarli nell’aria: o eliminiamo lo zolfo prima di bruciare il combustibile, o cerchiamo di immobilizzarlo durante la combustione trasformandolo in prodotti non volatili o, infine, lo eliminiamo prima di immetterlo nell’atmosfera. Un’altra ovvia possibilità è di utilizzare solo combustibili che non lo contengono o lo contengono in misura minore, come il metano o l’olio combustibile a basso tenore di zolfo.Il contenimento delle emissioni di anidride solforosa si può quindi ottenere:
impiegando combustibili con basso tenore di zolfo;
introducendo tecniche particolari di combustione (ad esempio quella a letto fluido);
utilizzando sistemi di abbattimento come la desolforazione dei fumi.

Per diminuire gli effetti locali dovuti alle emissioni industriali, i fumi di scarico sono immessi nell’atmosfera ad alte quote con conseguente riduzione dell’inquinamento locale ma con l’effetto di trasferirlo a lunghe distanze (vedi piogge acide). E’ possibile eliminare o ridurre notevolmente il contenuto di zolfo  per i combustibili liquidi; nel caso dell’olio combustibile si utilizza generalmente un metodo catalitico.Usando un catalizzatore si possono, per esempio, convertire composti solforati di un olio combustibile in acido solfidrico, che è un gas che può essere facilmente trasformato in zolfo. Lo zolfo puro è un prodotto con un alto valore commerciale e pertanto trova facile collocazione sul mercato.
Un altro sistema di abbattimento di  SO₂ è la desolforazione del carbone: questa può essere effettuata con metodi fisici, chimici o biologici. Nei metodi fisici si sfrutta una qualunque diversità delle proprietà fisiche, per esempio il peso specifico, tra il carbone e i composti dello zolfo in prodotti facilmente separabili dal carbone.I metodi chimici prevedono processi di conversione e assorbimento con opportuni solventi. Infine i metodi biologici permettono di abbattere lo zolfo con l'impiego di  dei batteri capaci di utilizzare l’energia dei processi di ossidazione per i loro processi metabolici: il "thiobacillus ferroxdans" è capace di ossidare la pirite a solfato ferrico che è una sostanza molto solubile e che può quindi essere eliminata per semplice lavaggio. La desolforazione preventiva con il metodo biologico può essere , in alcuni casi, più conveniente , in termini di costo, del trattamento dell’emissioni di combustioni. Sembra che altri batteri possano essere utilizzati per la eliminazione dello zolfo legato ai composti organici, questo è particolarmente importante per il carbone italiano del Sulcis che contiene una quantità notevole di zolfo organico.
Un metodo che si sta rivelando di grande interesse per ottenere dal carbone un combustibile privo di zolfo è la gassificazione. Nei suoi aspetti fondamentali il processo ha, in realtà, più di cento anni, ma nuove soluzione tecnologiche e l’aumento dei costi, che la introduzione delle tecniche di desolforazione dei gas di combustione impone per gli impianti a combustibile tradizionale, lo hanno riportato di attualità. La formazione di combustibile gassoso si ottiene riscaldando una miscela di carbone, acqua e ossigeno. L’ossigeno viene immesso in quantità insufficiente a trasformare il carbone in anidride carbonica e la reazione si arresta alla formazione di ossido di carbonio. Uno degli aspetti di questo processo, che lo rendono particolarmente attraente nel caso degli impianti per la produzione di energia, è che i gas caldi derivanti dalla combustione del gas di carbone possono essere direttamente utilizzati per azionare le turbine dei gas. All’uscita delle turbine i gas possiedono ancora sufficiente calore per produrre vapore, che può azionare altre turbine.Le turbine a gas, che in un impianto integrato di questo tipo producono oltre la metà della potenza complessiva, non richiedono acqua per la condensazione del vapore. Questo ha il non trascurabile vantaggio di ridurre l'inquinamento termico. L'uso del gas di carbone consente anche una riduzione della emissione di ossidi di azoto tramite la umidificazione del gas prima della combustione; ciò consente di abbassare la temperatura dei gas e perciò di ridurre la formazione di NOx.
Un'altra possibilità per limitare la quantità di ossidi di zolfo emessi nell’atmosfera è quella di intervenire durante il processo stesso della combustione, utilizzando la tecnologia delle cosiddette "caldaie a letto fluido".

5)LIMITI DI LEGGE

Livello di rischio per SO₂: 0,080 mg/m³ (0,03 ppm); 0,365 mg/m³ per 24 ore (0,14 ppm).