Metodologie per il campionamento di particolato prodotto da apparecchi per la combustione di biomassa solida

Combustion of woody biomass in small devices and boilers is nowadays viewed with renewed interest to achieve EU purposes about renewable energy production by 2020. The increased use of biomass fuel is of interest to the forestry sector, because of its relative economic satellite activities which are interesting all the Country. Biomass combustion is nevertheless related to environmental issues such as the emission in atmosphere of fly ashes directly conditioning air quality. A further increase in use of biomasses for heat production (environments heating) seems therefore to be related to the restraint of chimney emissions. In this contest, the correct measurement of fly ashes and condensable ashes emitted from domestic heating devices fueled with solid biomass is particularly important, as required by the normative. This study compares two techniques for ash measurement: a first technique with hot taking and then cooling in impinger and a second technique of dilution with tunnel. For the comparison two devices of reduced power (<15 kWt) and high efficiency were selected: a pellet boiler and a pellet stove. Both the techniques give similar emission results with complete combustion. Cold measurements were 20-30% higher than hot measurements in pellet stove. The reduced presence of condensable fraction was confirmed by NPOC analysis of impingers. Total emissions derived from a real use of the device were measured, that means including transition phases of combustion (ignition, heating at operating speed and turning off) usually not considered in laboratory measurements. The ignition phase produced up to three times the ashes emitted in stationary conditions. The total emission decreased with the increase of usage time of the device and fell within the range of emissions at stationary conditions after about 6 h. IPA, which are emitted in high quantity, are constituted mainly by congeners with low molecular weigh, associated to low toxicity. TEQ is a function of power and of combustion conditions of the device.

La combustione di biomassa legnosa con piccoli apparecchi e caldaie è oggi vista con rinnovato interesse per il raggiungimento degli obiettivi comunitari di produzione di energia rinnovabile al 2020. L’aumento dell’utilizzo della biomassa combustibile è di stretto interesse del settore agroforestale, per via del notevole indotto economico che peraltro interessa tutto il territorio nazionale. Tuttavia, la combustione della biomassa è legata ad una serie di problematiche ambientali quali le emissioni in atmosfera di polveri sottili che influenzano direttamente la qualità dell’aria. Si ritiene, quindi, che l’auspicato aumento dell’utilizzo delle biomasse, soprattutto ai fini della produzione di calore (riscaldamento ambienti), sia legata al contenimento delle emissioni al camino. In questo contesto, è quindi importante la corretta misura delle polveri emesse dagli apparecchi di riscaldamento domestico alimentati a biomassa solida, tenendo conto anche della frazione condensabile, come richiesto dalla normativa. Il lavoro mette a confronto due tecniche di misura delle polveri, la tecnica di prelievo a caldo con raffreddamento dei fumi in impinger e la tecnica di diluizione con tunnel. Sono stati selezionati per il confronto due apparecchi di ridotta potenza (< 15 kWt) ed elevata efficienza: una caldaia a pellet ed una stufa a pellet. In condizioni di combustione completa le due tecniche restituiscono fattori di emissione simili. Nella stufa a pellet la misura a freddo è maggiore del 20 – 30 % rispetto alla misura a caldo. La ridotta presenza della frazione condensabile è stata confermata dall’analisi NPOC degli impinger. Sono state misurate le emissioni totali prodotte da un utilizzo reale del dispositivo, comprendendo anche le fasi transitorie di combustione (accensione, riscaldamento a regime e spegnimento), solitamente non considerate nelle misure standard di laboratorio. La fase di accensione produce fino a tre volte le polveri emesse in condizioni stazionarie. L’emissione totale si riduce all’aumentare del tempo di utilizzo del dispositivo, rientrando nell’intervallo delle emissioni delle condizioni stazionarie dopo circa 6 h. Gli IPA, emessi in quantità elevate, sono costituiti maggiormente da congeneri a peso molecolare medio – basso, associati a minore tossicità. Il TEQ è funzione della potenza e delle condizioni di combustione del dispositivo.