Il crescente interesse legato all’utilizzo di idrogeno e GNL come fonti di energia del futuro è un tema di grande attualità, dovuto essenzialmente a due fattori: la crescente scarsità di fonti energetiche primarie come il carbone o il gas naturale e il problema dell’inquinamento atmosferico.
Le caratteristiche fisico-chimiche di questi gas portano con sé delle problematiche non indifferenti: l’elevata infiammabilità ed esplosività impongono l’adozione di particolari misure di sicurezza che hanno inizio dalla fase di produzione fino allo stoccaggio finale, e successivo utilizzo.
Con questo approfondimento vogliamo evidenziare le criticità che questi nuovi vettori portano sul sistema industriale, con un occhio di riguardo al tema ATEX. 

Atmosfere esplosive e classificazione dei luoghi di lavoro

Il termine ATEX deriva dall’unione di due parole francesi, Atmosphères Explosible e indica le due direttive che regolamentano i principi a cui dovranno attenersi sia il fabbricante delle macchine destinate ad operare in ambienti potenzialmente esplosivi, sia il datore di lavoro che dovrà mettere in atto le strategie migliori per garantire la sicurezza all’interno dell’ambiente di lavoro.
Nel dettaglio:

• Direttiva 2014/34/UE, relativa ai requisiti tecnici che devono rispettare gli apparecchi e ai sistemi di protezione. Il produttore ha l’obbligo di certificare i propri prodotti con il marchio CE, inserendo anche un secondo simbolo relativo alla protezione dalle esplosioni, seguito dal tipo (gruppo) di apparecchi e dalla categoria degli stessi

• Direttiva 1999/92/CE, relativa alle norme a tutela della sicurezza e salute dei lavoratori esposti al rischio potenziale di atmosfere esplosive. Le aree aziendali potenzialmente a rischio sono indicate con un segnale triangolare giallo, come da figura:

Idrogeno: vantaggi e criticità

Il gas idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo, ma sulla terra è presente in combinazione ad altri elementi come acqua e altri composti organici (idrocarburi, biomasse, ecc.). È incolore, inodore, insapore e altamente infiammabile.
L’energia per la sua preparazione non deriva solamente da fonti fossili, ma anche da altre fonti quali l’energia nucleare, eolica, solare e idrica.

L’industria è il principale settore dove viene impiegato l’idrogeno (circa 3/4 della produzione a livello globale) come materia prima nei processi industriali. Per utilizzarlo è necessario realizzarne lo stoccaggio al fine di renderlo disponibile al bisogno. Questo processo può avvenire in due modalità:

• in forma liquida
• in forma gassosa

Nelle attività di stoccaggio uno dei principali rischi da considerare è la possibile perdita di calorie, che si traducono in perdita per evaporazione di piccoli quantitativi di gas. Una fuoriuscita in ambiente non confinato non comporta particolari problemi, perché il gas si disperde rapidamente nell’atmosfera. Se utilizzato in locali di deposito di sostanze, invece, si dovrà garantire una buona ventilazione per evitare la formazione di nubi di gas, le quali nei casi più gravi causerebbero conseguenze disastrose a discapito di persone e beni.
Al fine di ridurre la frequenza di episodi incidentali è necessario adottare negli stabilimenti idonee misure di prevenzione e protezione, oltre che effettuare manutenzioni periodiche o straordinarie di tutti gli impianti a rischio.

Idrogeno come carburante

Il settore trasporti è responsabile per oltre il 22% delle emissioni totali di gas serra in Italia, motivo per cui è in fase di sviluppo una strategia di mobilità basata sull’idrogeno.
Sebbene nel settore automobilistico i costi non siano ancora competitivi, su mezzi pesanti come bus e camion invece l’idrogeno offre vantaggi enormi grazie al minor peso e volume rispetto ai sistemi a batteria, ai ridotti tempi di ricarica (un quindicesimo del tempo rispetto alla ricarica di auto elettriche), oltre che al minor impatto ambientale.
La tecnologia alla base dell’uso di idrogeno nei veicoli si ha attraverso l’uso di celle a combustibile: combinando idrogeno e aria in presenza di un catalizzatore, la cella genera l'elettricità necessaria per azionare il motore elettrico, con il vapore acqueo come unico prodotto di scarto.
Nel settore ferroviario la tecnologia ad idrogeno è pronta e già disponibile sul mercato, soprattutto per quei tratti di rete non ancora elettrificati. In Italia saranno attivati prossimamente treni alimentati ad idrogeno sulla linea Brescia-Iseo-Edolo, non elettrificata, in sostituzione di mezzi alimentati a combustibile liquido, mentre in Germania la sperimentazione ha avuto esito positivo ed è attualmente in produzione una flotta di 41 treni alimentati ad idrogeno. 

GNL – vantaggi e criticità

Il GNL, o LNG in inglese, è il gas naturale portato allo stato liquido grazie all’abbassamento di temperatura fino a -160°C. Il componente principale è il metano (dal 90% al 99%) mentre il restante è costituito da etano, propano, butano e azoto. Il GNL è un combustibile a basso impatto ambientale: non rilascia particolati, zolfo o composti solforati e ha basse emissioni di CO2.  Nasce come combustibile alternativo per le zone non coperte dalla rete di gas metano, e in genere viene utilizzato in aree industriali dove il suo fabbisogno è elevato. Nell’ultimo anno ha avuto grande diffusione a causa delle incertezze nell’approvvigionamento in Europa di gas metano proveniente dalla Russia.

Sicurezza

I principali rischi associati all’uso di questo gas sono dovuti al processo di RI gassificazione e principalmente legati alla possibilità di sostanza nell’ambiente a seguito di perdite.
Durante lo stoccaggio il principale pericolo è legato al cosiddetto “roll-over”, ossia il rimescolamento del  liquido per fenomeni di stratificazione, con conseguente evaporazione di grandi quantità di gas.
Ad oggi si ovvia a questo problema già in fase di produzione attraverso specifici sistemi di controllo e grazie al dispositivi di sicurezza ed alle apparecchiature a pressione.

Gli scenari incidentali potenziali in caso di rilascio di prodotto all’esterno possono essere:

• Jet Fire, ovvero probabile formazione di un getto incendiario bifase;
• Flash Fire, ovvero possibile formazione di una nube di gas nel caso di confinamento e per quantità di gas elevate;
• Pool Fire, raro incendio di pozza in caso di grandi rilasci o assenza di ostacoli;
• RPT, ovvero possibile cambiamento di fase rapido a seguito del rilascio di grandi quantità di GNL nell’acqua con possibilità di evaporazione rapida.

Se il GNL viene trasportato via mare le operazioni di attracco e scarico del gas dalla nave gasiera sono valutati come una delle principali fonti di pericolo, sia per la quantità di prodotto trasportato sia per la possibilità di urti.

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