Perché gli ossidi di zolfo sono nocivi e come funziona la tecnologia di desolforazione dei gas di combustione

Feb 08, 2024

Gli ossidi di zolfo (SOx) hanno diversi effetti dannosi sia per l’ambiente che per la salute umana e animale. Gran parte dei SOx presenti nell’atmosfera provengono dalla combustione di combustibili fossili da parte di centrali elettriche e altri impianti industriali. Tuttavia, l’uso della tecnologia di desolforazione dei gas di scarico riduce sostanzialmente le emissioni di SOx e di particolato.

Gli ossidi di zolfo (SOx) sono un gruppo di molecole costituite da atomi di zolfo e ossigeno, come il biossido di zolfo (SO2) e il triossido di zolfo (SO3). I SOx sono inquinanti che contribuiscono alla formazione delle piogge acide, nonché all'inquinamento da particolato.

Alcuni SOx sono gas e altri sono liquidi o particelle solide. La SO2 è la più pericolosa delle molecole di SOx. È un gas incolore che odora di fiammiferi bruciati. L'SO3, invece, è spesso un solido incolore o bianco che crea fumi bianchi nell'aria e ha forti reazioni con l'acqua. Sia la SO2 che la SO3 reagiscono per formare acido solforico, che è tossico per i tessuti viventi ed è il componente principale delle piogge acide.

Mentre alcune fonti naturali, come i vulcani, contribuiscono alla produzione di SOx nell’atmosfera, la stragrande maggioranza della SO2 rilasciata proviene dalla combustione di combustibili fossili per generare elettricità e calore. Quando carbone e petrolio bruciano, lo zolfo in essi contenuto si combina con l’ossigeno presente nell’aria per produrre SOx. Anche le unità alimentate a gas naturale producono SO2, ma molto meno. Il Government Accountability Office degli Stati Uniti ha scoperto che le unità alimentate a carbone producono più di 90 volte più SO2 su base per MWh generato rispetto alle unità alimentate a gas naturale, principalmente a causa del maggiore contenuto di zolfo nel carbone.

La SO2 emessa nell'atmosfera può subire reazioni chimiche per formare composti che possono percorrere lunghe distanze. Questi composti chimici assumono la forma di minuscole particelle solide o goccioline liquide e possono rimanere nell'aria per giorni o addirittura anni, secondo l'EPA (Environmental Protection Agency) statunitense.

Ad un certo punto, però, gli inquinanti ritornano alla terra attraverso i processi di deposizione atmosferica umida e secca. Quando ciò accade, le particelle fini possono contribuire a gravi malattie respiratorie, come l’asma e la bronchite cronica, e possono portare a morte prematura. Inoltre, la SO2 acidifica le acque superficiali, riducendo la biodiversità e uccidendo i pesci; danneggia le foreste attraverso impatti diretti su foglie e aghi, nonché attraverso l'acidificazione del suolo e l'impoverimento dei nutrienti del suolo; contribuisce a ridurre la visibilità (foschia regionale); e accelera l'invecchiamento di monumenti, edifici e altre strutture in pietra e metallo.

Il particolato (PM) è il termine usato per una miscela di particelle solide e goccioline liquide presenti nell'aria. L'EPA classifica le particelle fini inalabili come qualsiasi cosa di diametro pari o inferiore a 2,5 micron (milionesimi di metro), che chiama PM2.5. Sebbene alle centrali elettriche sia consentito emettere una quantità molto limitata di particolato direttamente nell’atmosfera, uno dei maggiori contributi all’inquinamento atmosferico da particolato deriva dall’emissione di SO2, che viene convertito in solfato nell’atmosfera e può essere trasportato per centinaia di miglia. . L'EPA ha affermato che gli effetti sulla salute di questo PM possono includere:

Nel giugno 1989, il presidente George HW Bush propose una revisione radicale del Clean Air Act. Basandosi sulle proposte del Congresso avanzate nel corso degli anni ’80, Bush propose una legislazione volta a frenare tre principali minacce all’ambiente nazionale e alla salute della sua popolazione: piogge acide, inquinamento atmosferico urbano ed emissioni atmosferiche tossiche. La proposta richiedeva anche l’istituzione di un programma nazionale di permessi per rendere la legge più praticabile.

Con ampi voti, sia la Camera dei Rappresentanti degli Stati Uniti (401–21) che il Senato degli Stati Uniti (89–11) hanno approvato progetti di legge sull'aria pulita che contenevano gli elementi principali delle proposte del presidente. Un comitato congiunto della conferenza si riunì da luglio a ottobre 1990 per appianare le differenze nei progetti di legge e il pacchetto raccomandato dai partecipanti fu approvato a stragrande maggioranza dal Congresso. Il presidente ricevette il disegno di legge il 14 novembre 1990 e lo firmò il giorno successivo.

Le emissioni di SO2 delle centrali elettriche statunitensi hanno iniziato a diminuire subito dopo l’entrata in vigore degli emendamenti al Clean Air Act (CAAA) del 1990 (Figura 1). Tra le disposizioni autorizzate dalla CAAA c'era l'Acid Rain Program (ARP), che imponeva un tetto alle emissioni di SO2 provenienti dalle centrali elettriche alimentate a carbone e olio combustibile residuo a partire dal 1995. Il programma è stato motivato principalmente dalle preoccupazioni relative alle piogge acide che colpivano aree sottovento rispetto agli impianti che emettono composti SOx. Poiché le unità alimentate a carbone rappresentavano un’ampia quota delle emissioni di SO2, il programma ha fornito loro un incentivo economico per installare sistemi di controllo dell’inquinamento, bruciare carbone a basso contenuto di zolfo e, per gli impianti ad alte emissioni, disperdere meno elettricità.