NO GAS
Valutazione su scala regionale delle emissioni di gas serra da discariche (NO-GAS)
Categorie: Concluso | Emissioni inquinanti | Impatti antropici | Montelibretti | Nazionali | Trasferimento tecnologico
Keywords: ambiente | atmosfera | biogas | discariche | emissioni | energie rinnovabili | gas serra | Inquinamento Ambientale | monitoraggio emissioni | riduzione gas serra | rifiuti | sensori | sistemi di monitoraggio | sostenibilità
Finanziamento: POR CALABRIA FESR 2007/2013 – ASSE I Avviso Pubblico Agenda Strategica Poli di Innovazione
Periodo: Maggio 2014- Dicembre 2015
Budget totale progetto:---
Budget totale CNR IIA:---
Responsabile Scientifico: Lucia Paciucci
Abstract del progetto
I problemi climatici hanno portato negli ultimi anni ad una maggiore attenzione al controllo dei gas serra in atmosfera. E’ noto che le emissioni sono sia puntuali, provenienti cioè da grandi impianti di combustione, sia diffuse. Tali emissioni riguardano non solo l’anidride carbonica (CO2), ma anche il metano (CH4), che ha un effetto serra 20 volte superiore all’anidride carbonica, ed altri gas serra. Mentre le emissioni puntuali possono essere ridotte intervenendo sui processi produttivi, quelle diffuse sono di più difficile controllo e riduzione ed è quindi necessario operare per una loro più esatta quantificazione, per comprenderne i meccanismi e quindi ove possibile operare per una loro riduzione.
Queste considerazioni sono particolarmente attuali per il CH4 prodotto dalle discariche. Le discariche contribuiscono per circa il 20% all’emissione globale di CH4 di natura antropica ed inviano in atmosfera non solo CO2 e CH4, ma anche numerose sostanze organiche presenti nel biogas con potere serra ben superiore.
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Il Progetto NO-GAS, inserito nel Polo di Innovazione “Energie Rinnovabili, Efficienza Energetica e Tecnologie per la Gestione Sostenibile delle risorse ambientali” (soggetto gestore NET S.c.a.r.l.), si concentra sulle emissioni da discariche, sia puntuali (dai camini dei pozzi di captazione, dalle torce e, quando esistenti, dai camini dei termovalorizzatori) che diffuse (attraverso la copertura). Queste rappresentano la parte preponderante delle emissioni di CH4 e di composti organici volatili (VOC) nell’ambiente. La valutazione delle quantità di carbonio emesso nelle sue varie forme da una discarica è molto importante per valutazioni quantitative su scala regionale e nazionale.
I metodi utilizzati sono basati su procedure di valutazione accreditate a livello internazionale, in particolare quello della camera di accumulo per la misura dei flussi diffusi su impianti RSU e assimilabili. I dati di flusso acquisiti vengono elaborati con metodi provenienti sia dalla statistica mineraria sia dalla geostatistica (es. simulazioni condizionate), in modo da permettere una quantificazione delle emissioni di biogas da discarica e di associare a tale valore una stima dell’errore. Una volta individuate le aree caratterizzate da un alto flusso diffuso si interviene per ridurre tali emissioni sia sul miglioramento del sistema di copertura che sul sistema di captazione, definendo un più efficace modello di intervento e gestione. Si applicano inoltre metodi diversificati di analisi e valutazione della qualità dell’aria tra cui telerilevamento e analisi multi temporali.
I metodi utilizzati sono basati su procedure di valutazione accreditate a livello internazionale, in particolare quello della camera di accumulo per la misura dei flussi diffusi su impianti RSU e assimilabili. I dati di flusso acquisiti vengono elaborati con metodi provenienti sia dalla statistica mineraria sia dalla geostatistica (es. simulazioni condizionate), in modo da permettere una quantificazione delle emissioni di biogas da discarica e di associare a tale valore una stima dell’errore. Una volta individuate le aree caratterizzate da un alto flusso diffuso si interviene per ridurre tali emissioni sia sul miglioramento del sistema di copertura che sul sistema di captazione, definendo un più efficace modello di intervento e gestione. Si applicano inoltre metodi diversificati di analisi e valutazione della qualità dell’aria tra cui telerilevamento e analisi multi temporali.
Gli obiettivi sono relativi in primo luogo alla caratterizzazione del quadro emissivo, per ottenere un quadro di riferimento a livello regionale sull’emissione di biogas diffuso dalle coperture delle discariche verso l’atmosfera, e indicazioni utili alla valutazione dell’efficienza delle coperture in termini di capacità ossidativa e di contenimento dell’emissione.
La valutazione delle ricadute attraverso il monitoraggio della qualità dell’aria permette di valutare gli effetti dovuti alle emissioni degli impianti monitorati, per determinare l’impatto delle attività connesse allo smaltimento dei rifiuti sulla qualità dell’aria nelle aree circostanti.
La Produzione di un’analisi integrata delle variazioni geo-ambientali tramite tecniche di telerilevamento è finalizzata ad uno studio dei siti di indagine tramite un approccio multisensore e multiscala definendo degli indici spettrali descrittivi delle condizioni geo-ambientali. La banca dati multitemporale prodotta permette una caratterizzazione di eventuali fenomeni di emissione diffusa e/o puntuale e un eventuale loro impatto sulla risposta radiometrica delle aree limitrofe. Tale analisi consente, inoltre, una migliore pianificazione delle campagne di monitoraggio perfezionando il posizionamento della rete di monitoraggio a terra. Compito del CNR-IIA è realizzare una piattaforma di monitoraggio mobile (su terra e in aria) di tipo innovativo che consenta il monitoraggio in tempo reale e multispaziale della qualità dell’aria e di altri parametri ambientali (anche di tipo morfologico).
Infine c’è la definizione un protocollo tecnico di supporto per l’ottimizzazione dei sistemi di contenimento captazione per la mitigazione delle emissioni in atmosfera attraverso l’analisi comparativa dei risultati ottenuti di valutazione dell’efficienza, integrati con attività sperimentali volte a valutare la migliore soluzione in termini tecnici/economici per la mitigazione delle emissioni dalle coperture delle discariche.
La diffusione dei risultati ha lo scopo di disseminare i risultati del progetto nel territorio e nel mondo scientifico, istituzionale e industriale. Il CNR-IIA è responsabile del WP2 relativo alla valutazione delle ricadute tramite monitoraggio della qualità dell’aria e telerilevamento.
Nel dettaglio le attività di telerilevamento sono finalizzate ad uno studio preliminare, alla produzione di una ricostruzione 3D dell’area studio, alla georeferenziazione della cartografia disponibile e mosaicatura delle immagini telerilevate ed allo studio di parametri di interesse tramite tecniche di classificazione. È inoltre prevista una analisi di change detection applicata alle immagini multi-temporali (satellitari da archivio e/o foto aeree) per il monitoraggio delle variazione ambientali sia all’interno delle aree adibite a discarica che limitrofe.
Al fine di produrre una ricostruzione in 3 dimensioni di alcune aree poste all’interno della discarica prescelta (San Giovanni in Fiore) viene utilizzata un’asta telescopica in fibra di carbonio che raggiunge 9 metri di altezza con la possibilità di effettuare degli step intermedi e quindi di ottenere delle configurazioni altimetriche differenti. Alla sua cima è collegata un Gimball che consente di stabilizzare la camera mantenendo l’orientamento della piattaforma nella posizione desiderata.
Per quanto riguarda il monitoraggio della qualità dell’aria, le metodiche adottate sono quelle tradizionali (preliminary assessment con campionatori passivi vedi figura relativa a griglia di monitoraggio) abbinate allo sviluppo di sistemi di monitoraggio innovativi.
Nel dettaglio il progetto ha permesso la progettazione e realizzazione di un prototipo di sistema mobile terrestre in grado di effettuare misure su siti adibiti a discarica.
La progettazione è stata rivolta al monitoraggio di alcuni inquinanti presenti in impianti industriali per il trattamento dei rifiuti. Il sistema mobile progettato ricade nella classe dei “rover terrestri” adibiti già da alcuni anni a funzioni di monitoraggio/manipolazione in ambienti ostili all’uomo. La particolarità del “rover” progettato è il suo basso costo e la capacità di poter monitorare una vasta gamma di inquinanti ambientali, sia gassosi che solidi. In particolare il rover da noi costruito (RIIA) sarà capace di monitorare gas come CO2, H2S, CO e inquinanti solidi come il PMx.
Il sistema di monitoraggio a bordo del RIIA si basa su sensori di tipo elettrochimico per CO2, CO, H2S e su un sistema interferometrico ottico accoppiato ad un sistema gravimetrico sperimentale per la misura del particolato (PM1, PM2.5, PM10). Inoltre RIIA sarà equipaggiato con un modulo aereo per il campionamento attivo capace di stazionare a diverse quote (1m, 2m, 3m) a seconda delle necessità.
La valutazione delle ricadute attraverso il monitoraggio della qualità dell’aria permette di valutare gli effetti dovuti alle emissioni degli impianti monitorati, per determinare l’impatto delle attività connesse allo smaltimento dei rifiuti sulla qualità dell’aria nelle aree circostanti.
La Produzione di un’analisi integrata delle variazioni geo-ambientali tramite tecniche di telerilevamento è finalizzata ad uno studio dei siti di indagine tramite un approccio multisensore e multiscala definendo degli indici spettrali descrittivi delle condizioni geo-ambientali. La banca dati multitemporale prodotta permette una caratterizzazione di eventuali fenomeni di emissione diffusa e/o puntuale e un eventuale loro impatto sulla risposta radiometrica delle aree limitrofe. Tale analisi consente, inoltre, una migliore pianificazione delle campagne di monitoraggio perfezionando il posizionamento della rete di monitoraggio a terra. Compito del CNR-IIA è realizzare una piattaforma di monitoraggio mobile (su terra e in aria) di tipo innovativo che consenta il monitoraggio in tempo reale e multispaziale della qualità dell’aria e di altri parametri ambientali (anche di tipo morfologico).
Infine c’è la definizione un protocollo tecnico di supporto per l’ottimizzazione dei sistemi di contenimento captazione per la mitigazione delle emissioni in atmosfera attraverso l’analisi comparativa dei risultati ottenuti di valutazione dell’efficienza, integrati con attività sperimentali volte a valutare la migliore soluzione in termini tecnici/economici per la mitigazione delle emissioni dalle coperture delle discariche.
La diffusione dei risultati ha lo scopo di disseminare i risultati del progetto nel territorio e nel mondo scientifico, istituzionale e industriale. Il CNR-IIA è responsabile del WP2 relativo alla valutazione delle ricadute tramite monitoraggio della qualità dell’aria e telerilevamento.
Nel dettaglio le attività di telerilevamento sono finalizzate ad uno studio preliminare, alla produzione di una ricostruzione 3D dell’area studio, alla georeferenziazione della cartografia disponibile e mosaicatura delle immagini telerilevate ed allo studio di parametri di interesse tramite tecniche di classificazione. È inoltre prevista una analisi di change detection applicata alle immagini multi-temporali (satellitari da archivio e/o foto aeree) per il monitoraggio delle variazione ambientali sia all’interno delle aree adibite a discarica che limitrofe.
Al fine di produrre una ricostruzione in 3 dimensioni di alcune aree poste all’interno della discarica prescelta (San Giovanni in Fiore) viene utilizzata un’asta telescopica in fibra di carbonio che raggiunge 9 metri di altezza con la possibilità di effettuare degli step intermedi e quindi di ottenere delle configurazioni altimetriche differenti. Alla sua cima è collegata un Gimball che consente di stabilizzare la camera mantenendo l’orientamento della piattaforma nella posizione desiderata.
Per quanto riguarda il monitoraggio della qualità dell’aria, le metodiche adottate sono quelle tradizionali (preliminary assessment con campionatori passivi vedi figura relativa a griglia di monitoraggio) abbinate allo sviluppo di sistemi di monitoraggio innovativi.
Nel dettaglio il progetto ha permesso la progettazione e realizzazione di un prototipo di sistema mobile terrestre in grado di effettuare misure su siti adibiti a discarica.
La progettazione è stata rivolta al monitoraggio di alcuni inquinanti presenti in impianti industriali per il trattamento dei rifiuti. Il sistema mobile progettato ricade nella classe dei “rover terrestri” adibiti già da alcuni anni a funzioni di monitoraggio/manipolazione in ambienti ostili all’uomo. La particolarità del “rover” progettato è il suo basso costo e la capacità di poter monitorare una vasta gamma di inquinanti ambientali, sia gassosi che solidi. In particolare il rover da noi costruito (RIIA) sarà capace di monitorare gas come CO2, H2S, CO e inquinanti solidi come il PMx.
Il sistema di monitoraggio a bordo del RIIA si basa su sensori di tipo elettrochimico per CO2, CO, H2S e su un sistema interferometrico ottico accoppiato ad un sistema gravimetrico sperimentale per la misura del particolato (PM1, PM2.5, PM10). Inoltre RIIA sarà equipaggiato con un modulo aereo per il campionamento attivo capace di stazionare a diverse quote (1m, 2m, 3m) a seconda delle necessità.
• Massa Spin-off – COORDINATORE
• Biochimica control
• CNR-IIA – Partner Responsabile del WP2 (VALUTAZIONE DELLE RICADUTE ATTRAVERSO MONITORAGGIO DELLA QUALITA’ DELL’ARIA E TELERILEVAMENTO)
• Biochimica control
• CNR-IIA – Partner Responsabile del WP2 (VALUTAZIONE DELLE RICADUTE ATTRAVERSO MONITORAGGIO DELLA QUALITA’ DELL’ARIA E TELERILEVAMENTO)
Alessandro Mei
Ciro Manzo
Emiliano Zampetti
Sergio Cinnirella
Alessia Allegrini
Cristiana Bassani
Catia Balducci
Paola Romagnoli
Angelo Cecinato
Mattia Perilli
Francesca Vichi
Andrea Imperiali
Massimiliano Frattoni
Antonella Macagnano
Francesco Petracchini
Marco Segreto