Monitoraggio in continuo delle emissioni. Normative: applicazioni e criticità

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1 Il punto sulla direttiva IPPC Palazzo Medici Riccardi Firenze 27 novembre 2013 Monitoraggio in continuo delle emissioni. Normative: applicazioni e criticità Mauro Rotatori

2 Direttiva IED (2010/75/CE) La IED costituisce la revisione in un unica direttiva di sette direttive concernenti le emissioni industriali Dir. 2008/1/UE (IPPC) Dir. 2001/80/CE (LCP) Dir. 2000/76/CE (incenerimento rifiuti) Dir. 1999/13/CE (emissione di solventi organici) Dir. 92/112/CEE Dir. 82/883/CEE Dir. 78/176/CEE (industria produzione TiO 2 ) Il recepimento avverrà mediante l inserimento nel D. Lgs. 152/06 e s.m.i.

3 FUNZIONE DELLO SME Stabilire la funzione dello SME: se è uno strumento fiscale o se deve essere considerato gestionale GESTIONALE SME (controllo dei parametri operativi dell impianto) FISCALE (verifica della conformità con i limiti di legge)

4 UNI EN 14181:2005 1) definire un processo per la caratterizzazione dello SME in termini di linearità, stabilità, incertezza di misura attraverso il ricorso ad una serie di misure in parallelo realizzate tramite un metodo di riferimento 2) definire le attività necessarie a garantire che lo SME rimanga in uno stato di calibrazione al fine di poter garantire la qualità dei dati misurati (control chart) 3) definire le attività necessarie ad effettuare i controlli periodici annuali QAL 1 QAL 2 QAL3 AST Certificazione - Valutazione dell adeguatezza del sistema di monitoraggio e delle relative procedure di esercizio agli scopi che ci si è prefissi a monte dell installazione, mediante la determinazione dell incertezza di misura. Quality assurance dello SME - Verifica della corretta installazione, determinazione delle funzioni di taratura e dei relativi range di validità, determinazione della variabilità e confronto con i requisiti di legge Ongoing quality assurance during operation - Controllo periodico, durante l esercizio, di deriva e precisione, mediante prove di zero e span (stesse procedure utilizzate in QAL1) e seguente valutazione mediante carte di controllo, allo scopo di verificare che il sistema mantenga i requisiti di qualità determinati dai test di QAL1. Annual surveillance test - La procedura definisce la modalità dei controlli periodici annuali. E basata su misure in parallelo con metodi di riferimento

5 UNI EN 14181:2005 APPLICAZIONE DEI TEST PREVISTI DALLA UNI EN 14181:2005 PER TUTTI I PARAMETRI PER CUI E PRESCRITTO IL MONITORAGGIO IN CONTINUO DELLE EMISSIONI PREVIA DEFINIZIONE DI ELV METODO STANDARD DI RIFERIMENTO (SRM) Ic al 95%

6 UNI EN 14181:2005 campo di applicazione ALTRE TIPOLOGIE DI IMPIANTO ACCIAIERIE etc IMPIANTI CHIMICI Verifiche SME eseguite ai sensi dell All. VI alla parte V del D.Lgs 152/06 e s.m.i. Verifica di linearità Taratura Analizzatori a misura indiretta I.A.R.

7 PROBLEMATICHE GENERALI UNI EN 14181:2005 dispone verifica SME mediante SRM europei (norme tecniche EN) ove applicabile. Definizione a livello legislativo nazionale delle norme tecniche di riferimento (SRM europei, ove applicabili, o nazionali) per tutti i parametri oggetto di test QAL2.

8 METODO STANDARD DI RIFERIMENTO (SRM) Metodi di misura differenti di uno stesso parametro non sempre producono risultati comparabili. Per rendere le analisi il più possibile comparabili tra di loro bisogna ricorrere all uso di metodi standardizzati, riconosciuti da esperti e presi come riferimento per convenzione, che danno, o si presume dare, il valore di riferimento accettato della concentrazione del parametro da misurare in termini di precisione e accuratezza. Il metodo standard di riferimento (SRM) si applica per il controllo periodico e per la calibrazione o il controllo di sistemi automatici di misura (SME) installati in modo permanente su un impianto, a fini regolamentari. La CEN valuta l'srm effettuando prove di campo sugli impianti soggetti al monitoraggio in continuo delle emissioni

9 UNI EN 14181: 2005 QAL2 metodi di riferimento Parametro Metodo Monossido di carbonio (CO) UNI EN 15058:2006 Biossido di zolfo (SO 2 ) UNI EN 14791:2005 Ossidi di azoto (NO x ) espressi come NO 2 UNI EN :2006 Polveri UNI EN :2003 TOC espresso come C UNI EN :2013 UNI EN 13256:2005 Acido cloridrico (HCl) UNI EN 1911:2010 Acido fluoridrico (HF) ISO 15713:2006 Parametro Ammoniaca (NH 3 ) Metodo EPA CTM-027:1997 Mercurio (Hg) UNI EN 13211:2001 Protossido di azoto (N 2 O) UNI EN ISO 21258:2010

10 UNI EN 14181:2005 campo di applicazione (impianti di incenerimento e coincenerimento ) (Grandi impianti di combustione) Altri parametri monitorati in continuo: ammoniaca, mercurio, protossido di azoto, ENB..

11 Problematiche applicazione UNI EN Inquinanti per i quali la normativa non fissa uno specifico intervallo di confidenza E per strumenti con poche applicazioni (poco conosciuti) l incertezza deve essere la massima applicabile

12 VERIFICA DELLA GARANZIA QA e QC DELLE MISURAZIONI D.Lgs 133/05 e 152/06 EN 14181: 2005 Dove: IAR IAR X Ic Y X = media degli N valori X i Y = media degli N valori y i (misure del SRM) X i = y i Z i Ic S tn N N i 1 Xi X y i = misure dello SRM Z i = misure dello SME I c = valore assoluto dell'intervallo di confidenza calcolato per la media degli N valori X i ; t n = t di Student per un livello di fiducia al 95% e per N- 1 gradi di libertà 2 ( N 1) L accordo tra SRM e SME si basa sugli scarti dei valori da questi misurati. L accordo è positivo se IAR > 80% D D i y 1 N i,s N i 1 1 ŷ i,s D i QAL2 N 2 S D (D i D ) N 1 i 1 Dove: y i,s = misure dello SRM ŷ i,s = dati SME TARATI S D = VARIABILITÀ L accordo tra SRM e SME si basa su una correlazione dei due sistemi che modifica i dati del sistema installato (dati SME tarati). L accordo è positivo se S D < σ Kv

13 RAPPRESENTATIVITA DEL PUNTO DI CAMPIONAMENTO Valutazione dell omogeneità della distribuzione dei gas nella sezione di prelievo ai sensi della UNI EN 15259:2008.

14 UNI EN 14181:2005 FUNZIONE DI TARATURA Il Gestore deve verificare la possibilità di variare la marcia dell impianto al fine di simulare diversi livelli di concentrazione in emissione Elaborazione di tipo A È possibile variare i livelli emissivi (y s,max -y s,min ) >15%ELV intervallo delle concentrazioni (misurato con l SRM)

15 UNI EN 14181:2005 FUNZIONE DI TARATURA Elaborazione di tipo B Non è possibile variare i livelli emissivi (y s,max -y s,min ) <15% ELV intervallo delle concentrazioni (misurato con l SRM) dove Z è la differenza tra lo zero dello SME e lo zero

16 UNI EN 14181:2005 RANGE DI VALIDITÀ DELLA FUNZIONE DI TARATURA Qualora non sia possibile modificare sensibilmente le condizioni di marcia, e se le concentrazioni misurate sono molto al di sotto di ELV Estrapolazione al limite della funzione di taratura utilizzando opportuni materiali di riferimento (bombole a titolo noto e certificato) RANGE DI VALIDITA DELLA FUNZIONE DI TARATURA Compreso tra 0 e il massimo valore riscontrato in campo dallo SME, tarato ed espresso in condizioni standard incrementato del 10% (UNI EN 14181:2005)

17 UNI EN 14181:2005 RANGE DI VALIDITÀ DELLA FUNZIONE DI TARATURA Range di validità della funzione di taratura inferiore al limite in emissione UTILIZZO STANDARD GASSOSO - 15 punti ottenuti con prove in parallelo; - il 16 viene ottenuto mediante utilizzo di standard gassosi con concentrazioni prossime al limite di emissione Il punto trovato con la bombola deve far parte della retta di taratura? Il punto trovato con la bombola serve a verificare al limite la retta di taratura?

18 Limite SO 2 = 40 mg/nm 3 Range di validità 6,49 mg/nm 3

19 Livello emissivo ottenuto tramite bombola di gas standard a titolo noto Limite SO 2 = 40 mg/nm 3 Range di validità 43,87 mg/nm 3

20 UNI EN 14181:2005 RANGE DI VALIDITÀ DELLA FUNZIONE DI TARATURA Se le misure QAL2 < 50% ELV e la retta di taratura calcolata ha un errore attorno al limite superiore all incertezza specificata in legislazione, la curva può essere integrata con valori desunti dalle prove di linearità 1.96* 0 0,1 * Cmax( campo) 1,1* Cmax( campo)

21 Livello emissivo ottenuto tramite bombola di gas standard a titolo noto Limite SO 2 = 40 mg/nm 3 Range di validità 13,89 mg/nm 3

22 UNI EN 14181:2005 La validità della retta significa che si deve ripetere QAL2 se: 1) Oltre il 5% dei valori misurati dall AMS calcolati su tale periodo settimanale (basato sui valori tarati e normalizzati) non rientra nell intervallo di taratura valido per più di 5 settimane nel periodo tra due AST 2) Oltre il 40% dei valori misurati dall AMS calcolati su tale periodo settimanale (basato sui valori tarati e normalizzati) non rientra nell intervallo di taratura valido per una o più settimane Impone di fatto al Gestore dell impianto ripetizioni dei test QAL2 con frequenza superiore a quella prescritta

23 UNI EN 14181:2005 APPLICABILITA ALLE RAFFINERIE VALORI LIMITE IN EMISSIONE ED INCERTEZZE Limite di Bolla: limite unico valido per tutti i punti di raffineria che tiene conto di tutti i contributi alle emissioni derivanti dai camini censiti. Rapporto ponderato tra la sommatoria delle masse inquinanti emesse e la sommatoria dei volumi degli effluenti gassosi dell intera raffineria. Copre l intera gamma delle emissioni prodotte dalla raffineria poco rappresentativo delle reali condizioni emissive del singolo impianto

24 UNI EN 14181:2005 APPLICABILITA ALLE RAFFINERIE Problematiche Limiti di bolla Unità di combustione + unità si processo QAL 2 sul singolo camino SD σ 0 Kv Quale valore limite considerare? Valore medio dei dati rilevati durante prova di rilevabilità QAL2 o AST moltiplicato per un fattore da definire (es. 1,5 o 2)? 95 percentile dati storici impianto (es. ultimi 2 anni)?

25 UNI EN 14181:2005 APPLICABILITA ALLE RAFFINERIE L applicabilità della UNI EN 14181:2005 alle raffinerie È condizionata dalla natura stessa del Limite di Bolla Difficoltà ad estendere il il range di validità della retta al limite di bolla Livelli emissivi medi superiori al limite di bolla (SO 2 Clauss)

26 D.Lgs 11/05/2005 n 133 Allegato 1 - C D.Lgs 03/04/2006 n 152 Parte V Allegato II INTRODUZIONE DEL CONCETTO DI INTERVALLO DI CONFIDENZA NESSUN RIFERIMENTO DIRETTO ALLA NORMA UNI EN 14181:2005 Nella bozza del recepimento della direttiva IED si fa esplicito riferimento alla UNI EN 14181:2005

27 UNI EN 14181:2005 Interpretazione e decisione Quale valore di incertezza va sottratto alla misura? Il valore di incertezza che emerge dalle prove sul campo QAL2? La semilunghezza dell intervallo di confidenza del 95% (σ 0, ovvero incertezza associata all AMS) Il valore di incertezza che emerge in fase di taratura dello strumento QAL1?

28 CONCLUSIONI - Nel recepimento della Direttiva IED è auspicabile che vengano chiarite alcune questioni che generano interpretazioni - Il Ministero dell Ambiente dovrebbe emanare il decreto di aggiornamento e modifica dell Allegato VI alla Parte V del D.Lgs. 152/06 e s.m.i. sui criteri e metodi per il monitoraggio delle emissioni industriali

29 GRAZIE PER L ATTENZIONE