Analisi dei fattori di emissione di CO 2 dal settore dei trasporti

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1 APAT Agezia per la protezioe dell ambiete e per i servizi tecici Aalisi dei fattori di emissioe di O 2 dal settore dei trasporti Metodo di Riferimeto IP, modello OPERT ed aalisi sperimetali Rapporti 28/2003 APAT

2 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI Iformazioi legali L Agezia per la Protezioe dell Ambiete e per i Servizi Tecici o le persoe che agiscoo per coto dell Agezia stessa o soo resposabili per l uso che può essere fatto delle iformazioi coteute i questo rapporto. APAT - Agezia per la Protezioe dell Ambiete e per i Servizi Tecici Via Vitaliao Bracati, Roma APAT, Rapporti 28/2003 ISBN Riproduzioe autorizzata citado la fote Elaborazioe grafica APAT Grafica di copertia: Fraco Iozzoli Foto: Paolo Orladi oordiameto tipografico APAT Impagiazioe e stampa I.G.E.R. srl - Viale. T. Odescalchi, 67/A Roma Stampato su carta TF Fiito di stampare aprile 2003

3 AUTORI Autori Mario ONTALDI, Michele ILAQUA

4 INDIE Idice PREMESSA 1 INTRODUZIONE 3 1. LA STIMA DELLE EMISSIONI DI GAS SERRA osiderazioi geerali Fattori di emissioe el settore dei trasporti 6 2 METODO DI RIFERIMENTO ON I FATTORI DI EMISSIONE IP Itroduzioe Metodo di riferimeto co dati del Bilacio Eergetico Nazioale Procedura seguita per il calcolo delle emissioi di O APPROIO SETTORIALE ON LA METODOLOGIA OPERT Descrizioe della metodologia ofroto dei fattori di emissioe OPERT co i fattori IP-OED RISULTATI SPERIMENTALI ED ANALISI RITIA DELLE METODOLOGIE Aalisi sperimetali Verifica aalitica della metodologia OPERT osiderazioi prelimiari sui fattori di emissioe dei carburati Relazioe tra qualità dei combustibili ed emissioi di O ONFRONTO ON I FATTORI DI EMISSIONE IP OED Aggiorameto fattori di emissioe Serie storica dei fattori di emissioe ONLUSIONI BIBLIOGRAFIA 25 Allegato 1: Fattori di emissioe dei carburati (fote IP, Liee Guida per gli ivetari delle emissioi di gas ad effetto serra) 27 Allegato 2: Approccio di riferimeto: emissioi di O 2 dal settore dei trasporti, ao Allegato 3: Emissioi di O 2 dal settore dei trasporti su strada, ao 1998, stimate dal programma OPERT III 31

5 PREMESSA Premessa L attività di preparazioe degli ivetari azioali dei gas serra ha assuto u ruolo cetrale ell ambito della ovezioe quadro sui cambiameti climatici (1992) e del Protocollo di Kyoto (1997) i particolare. Le iformazioi del cesimeto azioale delle emissioi, che i Italia viee realizzato dall APAT, soo ifatti utilizzate come base per la valutazioe dell attuazioe degli impegi di riduzioe delle emissioi di gas serra. Per questo motivo i sigoli Paesi soo teuti a qualificare i propri sistemi di preparazioe dell ivetario azioale dei gas serra ache tramite l itroduzioe di u sistema di quality assurace. Gli oeri coessi al rispetto degli obiettivi di riduzioe 1 soo di tale etità che aggiustameti ache piccoli dei valori dei fattori di emissioe possoo essere di importaza cruciale. Questo rapporto illustra il processo di revisioe dei fattori di emissioe di O 2 dal settore trasporti sulla base dei risultati sperimetali di aalisi dei carburati realizzati ell ambito di ua collaborazioe APAT Stazioe Sperimetale per i ombustibili; tale revisioe cosete di elimiare alcue discrepaze tra i due approcci quello semplificato e quello settoriale corretemete utilizzati per stimare dette emissioi. I fattori di emissioe rivisti co riferimeto alle aalisi codotte su bezia, gasolio e GPL el periodo settembre 2000 agosto 2001 soo più alti rispetto a quelli utilizzati ella serie storica soprattutto per la bezia, il che ha posto il problema della rivalutazioe dell itera serie storica delle emissioi di O 2, seza la quale si sarebbe avuto u aumeto idebito e igiustamete pealizzate delle emissioi di O 2 a partire dal Le variazioi el settore trasporti a causa della revisioe dei fattori di emissioe soo dell ordie dell 1,8%, metre la variazioe elle emissioi complessive è di circa lo 0,4%, quatità piccole i assoluto che cofermao la solidità tecico-scietifica delle stime fatte, ma o trascurabili viste le percetuali di riduzioe i gioco. Mario. irillo Resposabile Uità Iterdipartimetale esimeto delle foti di emissioe 1 Tra il 2008 e il 2012 l Italia deve ridurre del 6,5% le emissioi di gas serra rispetto al

6 INTRODUZIONE Itroduzioe Lo scopo di questo lavoro è quello di verificare i fattori di emissioe di O 2 relativi al settore eergetico ed i particolare del settore dei trasporti, il cui cosumo eergetico riferito all ao 1999 è di 1692 TJ (26,8 % dei cosumi eergetici azioali), metre la quatità di O 2 emessa ello stesso ao sempre per il settore trasporti ammota a Mt (28,2% delle emissioi azioali di O 2 ). I risultati di u lavoro sperimetale di aalisi dei carburati della Stazioe sperimetale combustibili soo messi a cofroto co le idicazioi della metodologia di riferimeto per il calcolo delle emissioi della O 2 elaborata dall Itergovermetal Pael for limate hage (IP, 1996 revised Guidelies for Natioal Greehouse Gas Ivetories) e della metodologia implemetata el programma OPERT III (Omputer Program to calcolate Emissios from Road Trasport) dell Agezia europea dell ambiete. SUMMARY The aim of this work is the verificatio of O 2 emissio factors of the Italia eergy system ad specifically of the trasportatio sector, that cosumed 1692 TJ i 1999 (26,8% of total atioal eergy cosumptio), ad produced Mt of O 2 ( 28,2 % of total atioal O 2 emissios) i the same year. The results of aalysis of fuel samples performed by Stazioe Sperimetale ombustibili are checked agaist the emissio factors used i the Referece Approach of the Itergovermetal Pael for limate hage (IP, 1996 revised Guidelies for Natioal Greehouse Gas Ivetories) ad the emissio factors cosidered i the OPERT III programme, of EEA (Europea Eviromet Agecy). 3

7 METODOLOGIA DI REALIZZAZIONE DELLA ARTA DELLE UNITÀ FISIOGRAFIHE DEI PAESAGGI ITALIANI 1. La stima delle emissioi di gas serra (a cura di M. otaldi) 1.1 osiderazioi geerali Le emissioi di gas ad effetto serra possoo essere di origie atropogeica o aturale. Le emissioi di origie aturale soo i particolare dovute alle attività vulcaiche, agli icedi forestali di origie aturale ed altri eveti o ifluezati dalle attività umae. Le emissioi di origie atropogeica si riferiscoo, ivece, a tutte quelle attività ifluezate dall uomo, i particolare alle emissioi di origie eergetica, ovvero derivati dall uso dei combustibili, a quelle dovute ai processi idustriali, all agricoltura, alle foreste gestite ed al trattameto dei rifiuti. Le emissioi di aidride carboica (O 2 ) di origie eergetica corrispodoo a circa il 90% delle emissioi di gas ad effetto serra; i questo lavoro si valuterao le emissioi di aidride carboica dal sistema dei trasporti. Ovviamete, ma forse o è superfluo ricordarlo, solo le emissioi di origie atropogeica soo oggetto dei trattati iterazioali i materia, quali la ovezioe Quadro sul lima ed il Protocollo di Kyoto. La stima di queste emissioi si effettua co cadeza auale co metodologie approvate da orgaismi scietifici iterazioali quali l Itergovermetal Pael for limate hage (IPhttp:// [3]. I particolare per le emissioi di aidride carboica di origie eergetica soo previste due diverse metodologie, il metodo cosiddetto di riferimeto (Referece Approach) o metodo semplificato, e metodi dettagliati o settoriali. La metodologia è descritta i dettaglio elle liee guida per gli ivetari azioali delle emissioi di gas ad effetto serra edite da IP-OED el Queste liee guida, i tre volumi, soo state recetemete aggiorate e soo dispoibili i rete al sito del segretariato della covezioe ( ). Mediate il metodo di riferimeto si calcolao le emissioi di aidride carboica valutado il coteuto di carboio dei combustibili fossili utilizzati dal sistema eergetico e sottraedo quato di questo o è emesso sotto forma di aidride carboica per u qualsiasi motivo (perdite, usi o eergetici); la quatità di carboio così otteuta è cosiderata emessa sotto forma di O 2. La metodologia prevede che co pochi dati di parteza sui quatitativi di combustibili prodotti o importati, dispoibili, el caso dell Italia, direttamete dal Bilacio Eergetico Nazioale (BEN) [4], (a cura del Miistero dell Idustria) sia possibile giugere ad ua stima approssimata delle emissioi. A tal fie soo idicati u gra umero di valori stimati a livello iterazioale, da utilizzarsi el caso o siao dispoibili valutazioi più precise. Il metodo settoriale prevede la stima dettagliata dei quatitativi di combustibili fossili effettivamete bruciati ei vari settori di utilizzo e soo i geere possibili almeo due diversi livelli di approfodimeto dipedeti dal livello di disaggregazioe settoriale. La decisioe sul livello di approfodimeto è lasciata al paese, i base ai dati dispoibili. Nel caso italiao la stima è fatta co ua metodologia comue europea, la metodologia ORINAIR (ORe INvetory AIR emissios) [5], proposta dall Agezia Europea per l Ambiete [6] ed utilizzata per la valutazioe ache di altri iquiati. Il calcolo delle emissioi effettuato co i due metodi dovrebbe portare a risultati aaloghi, se fatto partedo dagli stessi dati di base. 5

8 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI 1.2 Fattori di emissioe el settore dei trasporti Il settore dei trasporti ha u peso percetuale rilevate sul totale dei cosumi eergetici, el 1999 pari al 26,8 %, ed ache sulla O 2 prodotta, pari al 28,2% sul totale el medesimo ao. L icideza del settore è aumetata egli ultimi ai: el 1990 rappresetava il 24,9% delle emissioi e si prevede che la tedeza cotiui ei prossimi ai. Le emissioi soo origiate i modo prepoderate, circa il 95%, dalla combustioe dei carburati per la modalità stradale. Il calcolo delle emissioi, secodo il referece approach IP, si foda su ua serie di fattori di emissioe per i diversi carburati, basati su valori medi iterazioali. Ioltre il BEN riporta esplicitamete i cosumi del settore, pertato è possibile effettuare ua stima dettagliata delle emissioi utilizzado i cosumi del settore ed i fattori di emissioe iterazioali. Nel caso di utilizzo della metodologia ORINAIR per eseguire la stima dettagliata delle emissioi del settore dei trasporti è ache possibile utilizzare u modello di calcolo, il modello OPERT (Omputer Program to calcolate Emissios from Road Trasport) [7], che calcola automaticamete le emissioi di aidride carboica sulla base di ua serie di parametri relativi alle caratteristiche del combustibile. Per il cosumo complessivo di combustibile del settore si fa sempre riferimeto al BEN. Nel settore dei trasporti queste due diverse metodologie di dettaglio portao a emissioi complessive diverse, pur partedo dagli stessi cosumi complessivi. Il problema era già evidete el corso della stima delle emissioi del 1994 ( 2 ) ma è divetato o più eludibile el caso dell ivetario del 1997 ( 3, 4 ) realizzato presso questa Agezia, quado tutte le altre differeze tra le diverse metodologie di stima soo state risolte. Per dirimere la questioe è stata avviata ua attività di approfodimeto aalitico e sperimetale dei fattori di emissioe co la Stazioe sperimetale dei combustibili (SS) [8] che ha portato ad alcui iteressati risultati. Nei successivi capitoli sarao prima brevemete descritte le due metodologie aalitiche ed i fattori di emissioe utilizzati, quella IP e quella utilizzata da OPERT, e quidi aalizzati criticamete i risultati alla luce di ua serie di dati sperimetali sui carburati. 2 ENEA, ivetario emissioi azioali 1994 ell'ambito di: oriair 1994 Ivetory, by M. Ritter, EEA 1998, ISBN Brii S., Desiato F., Fortua F., Gaudioso D., Liburdi R. Scalambretti R., Emissioi i atmosfera e qualità dell'aria i Italia, ANPA, Serie Stato dell'ambiete 6/1999 [1] 4 Saija S., otaldi M., De Lauretis R., Ilacqua M. Liburdi R., Le emissioi i atmosfera da trasporto stradale, ANPA, Serie Stato dell'ambiete 12/1999 [2] 6

9 METODO DI RIFERIMENTO ON I FATTORI DI EMISSIONE IP 2. Metodo di riferimeto co i fattori di emissioe IP (a cura di M. otaldi) 2.1 Itroduzioe Le emissioi di O 2 soo prodotte quado viee bruciato del combustibile coteete carboio. Per otteere ua valutazioe delle emissioi di O 2 dal sistema dei trasporti il metodo proposto parte dagli usi fiali del combustibile (metodologia del tipo bottom-up ). Il Bilacio Eergetico Nazioale, cotiee i dati di cosumo fiale dei diversi settori ecoomici, i particolare il settore dei trasporti; i fattori di emissioe soo specificati i letteratura e comuque ella metodologia IP, pertato la stima delle emissioi si risolverebbe i ua serie di semplici operazioi matematiche. La metodologia prevede u ampia libertà del paese ella scelta dei fattori di emissioe. I dati soo però cotrollati dal segretariato della ovezioe sul lima ed evetuali differeze dei fattori di emissioe dai valori idicati elle metodologie approvate vao giustificati. 2.2 Metodo di riferimeto co dati del Bilacio Eergetico Nazioale I dati ecessari soo ricavabili da diverse foti statistiche, el seguito idicate i modo dettagliato, la più importate delle quali è: - il BEN (Bilacio Eergetico Nazioale, edito aualmete dal Mi. Idustria). Secodo la metodologia di riferimeto dell IP (IP revised Guidelies for Natioal Greehouse Gas Ivetories, 1996, Vol. 2), le emissioi totali aue di O 2 dal settore dei trasporti si calcolao come segue: 1. si stima, per ogi tipo di carburate, il cosumo auo e si coverte tale cosumo i uità eergetiche (Tcal); 2. si moltiplica, per ciascu tipo di carburate, tale cosumo per il relativo fattore di emissioe i modo da valutare la quatità i massa di emesso; 3. si coverte il carboio emesso i emissioi di O 2 utilizzado opportui fattori correttivi per teere coto del carboio o ossidato a O 2 ; 4. si sommao le emissioi relative ai vari tipi di carburate. Moltiplicado i cosumi iteri lordi di ciascu combustibile per il relativo fattore di emissioe e sommado su tutti i combustibili si ottiee la valutazioe delle cosiddette emissioi appareti. Il ome emissioi appareti è giustificato dal fatto che esse corrispodoo alle emissioi che si avrebbero se tutto il carboio coteuto ei combustibili usati fosse ossidato a O 2. Per valutare le emissioi reali del settore di pertieza del paese ell ambito della ovezioe sul lima bisoga sottrarre alle emissioi appareti le segueti tre compoeti: 1. le emissioi di O 2 origiate dalla combustioe di biomasse, i quato si assume che le emissioi di O 2 dovute alla combustioe di biomasse sia uguale all assorbimeto di O 2 dovuto alla sua ricrescita (el caso dei trasporti questo si applica, ad esempio, al biodisel). Le emissioi di O 2 origiate dalla combustioe di biomasse soo cotabilizzate solo per iformazioe da iseri- 7

10 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI re elle omuicazioi Nazioali i ottemperaza all articolo 4.1(a) della ovezioe sui ambiameti limatici; 2. le emissioi di O 2 dovute ai trasporti iterazioali avali ed aerei; i primi soo evideziati el bilacio eergetico azioale, i secodi lo erao fio al 1975, attualmete essi vegoo stimati; 3. le emissioi evitate, i quato il carboio coteuto ei combustibili o è stato ossidato. Esistoo degli appositi fattori di default el caso o si dispoesse di stime più precise. 2.3 Procedura seguita per il calcolo delle emissioi di O 2 Nell allegato 1 soo idicati i fattori di emissioe per ciascu tipo di carburate. Tali fattori di emissioe, che tegoo coto di u evetuale combustioe icompleta per mezzo del fattore di ossidazioe idicato i tabella, soo estratti dal volume 3 dell IP Guidelies for Natioal Greehouse Gas Ivetories (1996). I allegato 2 è riportata la tabella 1.A(a) SETORAL BAKGROUND DATA FOR ENERGY - Fuel ombustio Activities - Sectoral Approach, sh. 3 of 4 per l ao 1998 estratto dalla I versioe dell ivetario per quell ao. Tale tabella è utile per illustrare il procedimeto adoperato per il calcolo delle emissioi della O 2, a partire dai combustibili sia primari che secodari destiati ai trasporti, e poi calcolare il quatitativo di carboio che viee ossidato a O 2, utilizzado i relativi fattori di emissioe. I fattori di emissioe riportati i allegato 2 soo leggermete diversi da quelli i allegato 1 i quato risultati di ua serie di elaborazioi ed arrotodameti. Le stime dei cosumi coteute ell Allegato 2 soo già al etto dei carburati utilizzati per i bukeraggi marittimi ed aerei e dei biocombustibili. La stima per questi ultimi e per i bukeraggi marittimi è esplicitamete mezioata el BEN; il carboio coteuto ei combustibili usati; per il traffico aereo iterazioale è stato stimato i modo covezioale 5. 5 Per quato riguarda i cosumi da trasporto aereo iterazioale, si è cosiderato che tale cosumo sia pari a circa due terzi del cosumo azioale di carboturbo. 8

11 APPROIO SETTORIALE ON LA METODOLOGIA OPERT 3. Approccio settoriale co la metodologia OPERT (a cura di M. Ilacqua) I allegato 3 soo riportate le stime di emissioe di gas serra da parte del traffico su strada effettuate co il programma OPERT III sulla base dei cosumi di carburati stimati dal BEN per il Queste emissioi soo state calcolate co la metodologia descritta ei segueti paragrafi. 3.1 Descrizioe della metodologia La metodologia OPERT stima le emissioi di O 2 sulla base del cosumo di carburate, assumedo che il carboio coteuto i esso sia portato tutto allo stato di massima ossidazioe, ovvero a O 2. Nel caso si vogliao calcolare le emissioi complessive di aidride carboica si utilizza il calcolo stechiometrico, suppoedo che tutto il carboio sia ossidato ad aidride carboica, co la seguete formula: dove, F AL E O 2 = 44,01 12,01 + 1,01r H: (1) r H: F AL E O2, rapporto tra umero di atomi di idrogeo e carboio el combustibile impiegato (~1,8 per bezia e ~2,0 per diesel). Fuel cosumptio, cosumo di combustibile, i peso Emissioi calcolate di O 2, i peso co la stessa uità di misura di cui sopra Nel caso si itedesse calcolare le emissioi di aidride carboica all uscita del tubo di scarico dei veicoli vao teuti i cosiderazioe i quatitativi di carboio coteuti elle emissioi di moossido di carboio, composti orgaici volatili e particolato. Si applica la formula seguete: E AL O 2 AL F = 44,01 12,01 + 1,01r H: O VO PM E E E 28,01 13,85 12,01 (2) dove O E VO E PM E = emissioi di O i peso per mole di carburate combusto = emissioi di VO i peso per mole di carburate combusto = emissioi di particolato carboioso per mole di carburate combusto Da quato precede è implicita l assuzioe che la miscela idrocarburica sia costituita esclusivamete dai compoeti idrogeo e carboio. Ifatti ella formulazioe (2), relativamete alla parte per il calcolo della quatità stechiometrica di aidride carboica prodotta, soo presi i cosiderazioe solo i pesi atomici del carboio e dell idrogeo. 9

12 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI 3.2 ofroto dei fattori di emissioe OPERT co i fattori IP-OED U cotrollo icrociato tra i dati emissivi del trasporto su strada dell Allegato 2 (riga b. Road trasportatio) e dell Allegato 3 (somma dei totali per tipologia di carburati) evidezia differeze piccole ma o trascurabili tra le emissioi calcolate co il modello OPERT e quelle fatte a partire dai fattori di emissioe IP-OED sulla base degli stessi cosumi di carburati (differeza percetuale pari a 4% per la bezia, 3,5% per il gpl, iferiore all 1% per il gasolio). Tali differeze percetuali soo le stesse per gli ivetari degli ai precedeti ( ). La valutazioe comparata mostra che il modello OPERT si basa per il calcolo delle emissioi su di u rapporto medio tra idrogeo / carboio (rapporto H/) dei carburati (bezia e gasolio), riteuto dalla metodologia idipedete dal coteuto eergetico o dalla desità dei carburati e desuto dalla letteratura iterazioale. I particolare i rapporti H/ cosigliati dal programma, soo pari a 1,8 per le bezie, 2,0 per i gasoli e 2,58 per il gpl. Dalle cosiderazioi precedeti è evidete che esiste ua differeza tra i fattori di emissioe utilizzati da OPERT e quelli IP-OED: - il dato IP-OED stima le emissioi a partire da u determiato coteuto eergetico dei carburati e ulla dice del rapporto H/; - il dato BEN, ormalizza le bezie ed i gasoli rispetto al loro coteuto eergetico che risulta diverso da quello IP-OED; - la metodologia seguita dal modello OPERT si basa su cosiderazioi termochimiche di base. L aalisi delle differeze tra i fattori di emissioe suddetti è effettuata el capitolo 4. o valutazioi idirette (ad esempio eq. (1) ) è possibile ricavare dei rapporti H/ per i primi due approcci (IP 6 e MIA) e cofrotarli co quelli cosigliati el modello OPERT, co i dati di letteratura (mauali Perry-hilto 7 e Heywood 8 ) e co i risultati sperimetali. I tabella 1 soo illustrate per ogi approccio di stima le segueti iformazioi: %, %H, H/, fattore emissioe O 2 derivato. Si sottoliea che el caso del dato idicato come fattore emissioe BEN o si tratta di ua composizioe del prodotto comuicata dal Miistero Idustria ma di u fattore di emissioe (e quidi del rapporto H/) ricavato da ua bezia che abbia il potere calorifico idicato el BEN ed il fattore di emissioe per uità di eergia idicato dall IP/OED. Ache ua rapida lettura dei dati i tabella mostra l estrema variabilità dei dati co differeze, per la bezia, fio al 5% elle emissioi specifiche ed addirittura del 25% el rapporto H/. Per il gasolio i fattori di emissioe soo più costati ma i rapporti H/ variao fio al 15%. La differete composizioe dei carburati di riferimeto per le diverse ormative, prodotti co miscele di diversi idrocarburi, o può giustificare simili variazioi per bezia e gasolio. Le differeze tra le varie foti soo quidi evideti e lo è ache l importaza di effettuare campage sperimetali che correlassero l aalisi chimica dei carburati azioali (e quidi il rapporto H/) co il loro coteuto eergetico. 6 Op. citata, IPP Guidelies (1996) vol. 3 pag Perry hilto, Hadbook for chemical Egieers, 1988 ed. 8 J.B. Heywood, Iteral combustio Egies Fudametals,

13 APPROIO SETTORIALE ON LA METODOLOGIA OPERT Tabella 1 - ofroto tra i rapporti H/ aratterizzazioe chimico-fisica di combustibili per autotrazioe 1 settembre agosto 2001 arboio Idrogeo H/ O2 fattore emissioe % m/m % m/m (kg O 2 )/(kg fuel) BENZINA media valori misurati 85,7 13,9 1,9 3,14 approccio IP / OED 84,50 15,30 2,16 3,10 approccio BEN 83,03 16,97 2,44 3,04 approccio OPERT 86,88 13,12 1,80 3,18 Dati di letteratura: Perry. 2,14 3,11 Heywood 1,90 3,17 GASOLIO media valori misurati autotrazioe 86,6 13,4 1,8 3,17 media valori misurati riscaldameto 86,6 13,3 1,8 3,17 approccio IP / OED 87,53 12,47 1,70 3,21 approccio BEN 86,22 13,78 1,90 3,16 approccio OPERT 85,63 14,37 2,00 3,14 Dati di letteratura: Perry. 1,91 3,16 Heywood 1,83 3,18 GPL media valori misurati autotrazioe 82,5 17,5 2,5 3,02 approccio IP / OED 81,38 18,62 2,73 2,98 approccio BEN 81,62 18,38 2,68 2,90 approccio OPERT 82,20 17,80 2,58 3,01 Dati di letteratura: Perry. 2,61 3,01 Fote: elaborazioi APAT su dati IP, MIA, OPERT 11

14 RISULTATI SPERIMENTALI ED ANALISI RITIA DELLE METODOLOGIE 4. Risultati sperimetali ed aalisi critica delle metodologie (a cura di M. Ilacqua) 4.1 Aalisi sperimetali Tramite u cotratto tra ANPA e la Stazioe Sperimetale per i ombustibili (SS) per la caratterizzazioe di u campioe rappresetativo dei carburati prodotti i Italia, è stato possibile utilizzare delle aalisi relative ai parametri carboio, idrogeo, potere calorifico superiore, zolfo, di u umero di campioi rappresetativi del mercato azioale a partire da settembre Vediamo a questo puto di dare alcui ragguagli tecici sulle determiazioi sperimetali eseguite. Per la determiazioe del coteuto di carboio e idrogeo elle bezie, il campioe di combustibile viee bruciato e successivamete viee determiata la O 2 e H 2 O prodotte, dopo separazioe cromatografica e rivelazioe a coducibilità termica. La metodica aalitica impiegata per il carboio ed idrogeo el gasolio è ASTM D5291. La ripetibilità (idice di precisioe ella serie di determiazioi aalitiche, espresso come deviazioe dal valore medio di determiazioi ripetute quado siao state eseguite ella stessa serie, dallo stesso operatore, ello stesso laboratorio, sulla stessa strumetazioe) della prova atta a determiare il coteuto percetuale i peso di carboio (%) è pari a 0,98% per il livello di carboio (L %) =87%, ovvero per il livello %= 87%, due prove aalitiche si dicoo i ripetibilità se il risultato otteuto, si colloca all itero dell itervallo (87 + 0,98/2) ed (87-0,98/2). La formula che mette i relazioe la ripetibilità al livello di carboio (L%) è per il carboio r = 0,0072 (L% + 48,48), metre per l idrogeo r = 0,11 * LH %, dove LH% è il livello di idrogeo. Per quato riguarda ivece la riproducibilità (idice della precisioe fra le serie, espresso come deviazioe dal valore medio di determiazioi ripetute i serie diverse, eseguite i tempi diversi evetualmete da operatori ed i laboratori diversi) della prova aalitica per il carboio è R = 0,018 (L % + 48,48), metre per l idrogeo R = 0,2314 * LH %. L arrotodameto relativamete ai parametri %H e % è stato effettuato sulla base della orma ISO 4259, allegato G. Per la determiazioe del potere calorifico superiore (metodo ASTM D 240) per bezie e gasoli, il campioe i esame viee bruciato i bomba co ossigeo, e misurata la quatità di calore sviluppata durate la combustioe co formazioe di prodotti allo stato gassoso, ad eccezioe dell acqua. La ripetibilità per il potere calorifico superiore è per qualsiasi livello r = 0,13 %; la riproducibilità R= 0,4 %. Per la determiazioe dello zolfo (metodo EN ISO14596) il campioe viee esamiato mediate spettrometria di fluoresceza ai raggi X. Si utilizza uo stadard itero per correggere evetuali iterfereze della matrice. Prededo i esame il GPL, la determiazioe del % e H% è stata effettuata utilizzado il metodo (EN 27941); per il potere calorifico iferiore ivece si è ricorso al metodo (DIN 51612). Etrambe le determiazioi per il GPL soo da calcolo basato sull aalisi strumetale gas-cromatografica eseguita su campioi rappresetativi. Il lavoro sperimetale si è cocluso alla fie del mese di agosto 2001, ed alla data di pubblicazioe del presete rapporto si dispoe pertato di dati rappresetativi delle caratteristiche chimico fisiche dei carburati immessi al cosumo i Italia dal mese di settembre 2000 al mese di agosto I tabella 2 soo riportati i dati medi risultati dalle aalisi dispoibili, per bezia, gasolio e gpl. Questi dati soo sufficieti a verificare la metodologia OPERT per il calcolo delle emissioi stechiometriche di O 2, dato che si dispoe di rilevazioi precise del rapporto H/ e di tutti gli altri composti chimici coteuti ei campioi aalizzati. 13

15 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI Tabella 2 Risultati aalisi campioi carburati, dati grezzi aratterizzazioe chimico-fisica di combustibili per autotrazioe Dati sperimetali settembre agosto 2001 AMPIONI DI BENZINA arboio Idrogeo H/ Ossigeo Zolfo Pot. al. If. EN ISO % m/m % m/m %m/m mg/kg kcal/kg media valori 85,7 13,9 1,9 0,4 62, ,95 AMPIONI DI GASOLIO media autotrazioe 86,6 13,4 1,8 0,2 282, ,28 media riscaldameto 86,6 13,3 1,8 0,3 1409, ,76 AMPIONI DI GPL media autotrazioe 82,5 17,5 2, ,65 Fote: Rapporto SS, 2001 Nota: il coteuto di ossigeo del gasolio è ullo, il valore rilevato è dovuto ad errore sperimetale, vedi paragrafo Verifica aalitica della metodologia OPERT ome già visto el capitolo III ella metodologia implemetata i OPERT è implicita l assuzioe che la miscela idrocarburica sia costituita esclusivamete dai compoeti idrogeo e carboio. Ifatti ella formulazioe (1) soo presi i cosiderazioe solo i pesi atomici del carboio e dell idrogeo. Nel caso ivece vi sia l itroduzioe di u additivo ossigeato, come elle modere bezie seza piombo, il suddetto calcolo va rivisto ode teere i coto la uova circostaza. Ioltre si prede i cosiderazioe ache la preseza di zolfo, per quato miima, per omogeeità co i dati sperimetali dispoibili. La uova formulazioe pertato è derivata impostado u bilacio di massa applicato ai sigoli compoeti del combustibile, co la seguete formula: 1 = Dove: H ( AW ) + ( AW ) + ( AW ) + ( AW ) H : umero di atomi di idrogeo : umero di atomi di carboio O : umero di atomi di ossigeo S : umero di atomi di zolfo H ( MW ) fuel (AW) H : Peso atomico dell idrogeo (AW) : Peso atomico del carboio (AW) O : Peso atomico dell ossigeo (AW) S : Peso atomico dello zolfo (MW)fuel : Peso molecolare medio del combustibile (media poderata pesi atomici compoeti elemetari) O O S S (3) 14

16 RISULTATI SPERIMENTALI ED ANALISI RITIA DELLE METODOLOGIE H H 1 = ( MW ) O S ( AW ) + ( AW ) + ( AW ) + ( AW ) fuel O S (4) Ua mole di carboio si trasforma i ua mole di O 2, secodo la reazioe seguete: + O 2 O 2 (5) da cui = O2 = O2 dove O2 = umero di moli O 2 poiché : W = dove MW O2 ( MW ) O 2 O 2 O 2 : peso molecolare aidride carboica si avrà W = W O2 : Peso della aidride carboica (g O2 ) W O2 O = ( MW ) 1 O2 ( MW ) 2 O 2 (6) (7) ombiado la (4) co la (7) si avrà: W O2 O2 = H O S ( AW ) + ( AW ) + ( AW ) + ( AW ) H ( MW ) ( MW ) fuel O S (8) Per ua mole di combustibile sarà (MW) fuel = W fuel Dove W fuel : Peso del combustibile (g fuel ) W O2 O2 = H ( MW ) W O S ( AW ) H + ( AW ) + ( AW ) O + ( AW ) S fuel (9) 15

17 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI poedo H = r ; O H: = r ; S O: = r S: ; la formula di OPERT (1) corretta sarà pertato: E AL O2 = 44,01 12,01 + 1,01r F H: + 16 ro : + 32, 06 r S: (10) 4.3 osiderazioi prelimiari sui fattori di emissioe dei carburati Sulla base delle cosiderazioi ei due paragrafi precedeti è stato possibile ricomputare i fattori di emissioe dei carburati, applicado opportui fattori di correzioe che tegoo coto degli errori sperimetali ella determiazioe dei coteuti di carboio, idrogeo. Ad esempio, co riferimeto ai dati di tabella 2 del 4.1 riferiti al gasolio, sulla base dell asseza di ossigeati ella composizioe di base dei greggi lavorati, e poiché durate il processo di lavorazioe o se e formao, il coteuto di tali composti el gasolio è sicuramete ullo. I tabella 3 soo riportati, per diverse tipologie di carburati descritte i seguito, i valori corretti dei coteuti di carboio, idrogeo ed ossigeo, il uovo rapporto H/ ed i fattori di emissioe calcolati secodo diverse metodologie: - bilacio di massa effettuato a partire dai dati sperimetali - formula OPERT o corretta (OPERT stadard), che ipotizza che il carburate sia costituito esclusivamete da atomi di H e di (aidride carboica i fuzioe del rapporto idrogeo-carboio equaz. (1)) - formula OPERT rivista, che tiee i cosiderazioe la preseza di zolfo e dei composti ossigeati itrodotti elle uove formulazioi dei carburati (OPERT ew formula equaz. (10)) ome si potrà otare i fattori di emissioe di O 2 calcolati co u bilacio di massa e co la formula di OPERT opportuamete corretta ( OPERT rivista ) soo ora coicideti. Si può quidi affermare che le due diverse metodologie utilizzate soo compatibili e portao agli stessi risultati. Per comodità di cofroto i tabella 3 oltre ai valori sperimetali soo stati riportati i fattori di emissioe per diverse tipologie di carburati, i particolare per il carburate medio idicato da IP/OED e, per bezia e gasolio, u fattore di emissioe per i carburati azioali, otteuto cosiderado il fattore di emissioe IP iversamete proporzioale al potere calorifico dei carburati. Le residue differeze el fattore di emissioe i kg O 2 per kg carburate tra il dato medio azioale e quello IP per paesi europei, tra i vari tipi di carburate, soo coteute, rispettivamete 1,3%, 1,0% ed 1,4% per bezie, gasoli e gpl, e ricoducibili a differeti composizioi chimiche. I fattori di emissioe sperimetali dei carburati azioali soo applicabili per gli ai 2000 e segueti. Resta aperto il problema di quale fattore applicare per gli ai precedeti, affrotato el successivo paragrafo serie storica dei fattori di emissioe. Se si vuole riprodurre co il modello OPERT attuale, i attesa di ua sua revisioe, il fattore di emissioe sperimetale o resta che modificare i modo opportuo il rapporto H/, fio a riprodurre il dato sperimetale. 16

18 RISULTATI SPERIMENTALI ED ANALISI RITIA DELLE METODOLOGIE Tabella 3 - Risultati aalisi campioi carburati, dati elaborati per correzioe dell errore sperimetale aratterizzazioe chimico-fisica di combustibili per autotrazioe 1 settembre agosto 2001 BENZINA Parametri combustibili Fattori emissioe calcolati (*) arboio Idrogeo Ossigeo Zolfo H/ O2 O2 O2 bilacio di massa OPERT stadard OPERT rivisto % m/m % m/m % m/m % m/m kg O2/kg kg/kg kg/kg parametri sperimetali 85,7 13,9 0,4 1,9 3,14 3,15 3,14 parametri IP / OED 84,5 15,3 2,2 3,10 par. IP per paesi europei 86,8 13,2 1,8 3,18 parametri IP iterpolati (**) 85,9 14,0 1,9 3,15 GASOLIO parametri sperim. autotrazioe 86,6 13,4 1,8 3,17 3,17 3,17 parametri sperim. riscaldameto 86,6 13,3 0,1 1,8 3,17 3,18 3,17 parametri IP / OED 87,5 12,5 1,7 3,21 param. IP paesi europei 85,7 14,3 2,0 3,14 parametri sperimetali per il ,5 13,3 0,2 1,8 3,16 parametri sperimetali per il ,6 13,3 0,1 1,8 3,17 GPL parametri sperimetali 82,5 17,5 2,5 3,02 3,02 3,02 parametri IP / OED 81,4 18,6 2,7 2,98 (*) vedi cap. 4.2 (**) vedi cap. 5 Fote: elaborazioi APAT su dati SS, OPERT 4.4 Relazioe tra qualità dei combustibili ed emissioi di O 2 La qualità dei combustibili è strettamete correlata alle tecologie di costruzioe dei veicoli da trasporto; il coubio delle due, porta globalmete ad avere u coteimeto delle emissioi iquiati i atmosfera. Nel caso della O 2, per ridure le emissioi, i costruttori di veicoli a motore dovrao costruire sistemi i grado di migliorare l ecoomia del combustibile (agedo ache sulle dimesioi del veicolo e/o sulla riduzioe del peso). U opzioe è quella di icremetare l utilizzo di motori co iiezioe diretta e tecologia di combustioe magra (operata i eccesso d aria). Tuttavia per realizzare la suddetta applicazioe soo ecessari sistemi De-NOx che siao i grado di fuzioare i ambieti co eccesso d aria e molto efficieti, dal mometo che per aumetare l efficieza termica bisoga settare il motore a fuzioare i eccesso d aria co coseguete più alta produzioe di NOx. I catalizzatori De-NOx ad alta efficieza soo molto sesibili allo zolfo. Da qui la ecessità di avere combustibili sul mercato co teori di zolfo che dovrao arrivare sotto i 50 mg/kg (D.P..M ) a partire dal Attualmete ella ostra campaga aalitica abbiamo potuto costatare, per quato riguarda le bezie, che el 41 % dei campioi aalizzati lo zolfo è presete i quatità < 50mg/kg e ella totalità dei campioi si attesta sempre sotto i 150 mg/kg. Per i gasoli ivece il 98% dei campioi ha u teore di zolfo < a 350 mg/kg. Quidi le raffierie italiae si stao alli- 17

19 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI eado co u certo margie di aticipo alle ormative vigeti i materia di qualità dei combustibili, specialmete per le bezie. I composti ossigeati soo aggiuti, ella formulazioe delle bezie azioali, come additivi che ialzao il umero di ottao ai valori previsti dalle ormative vigeti (RON, umero ottao di ricerca = 95), i risposta all abbassameto del teore di composti aromatici (causa di emissioi pericolose di bezee). Si oti che ella sperimetazioe oggetto del ostro studio o è stata effettuata la misurazioe diretta dei composti ossigeati, la cui quatità è stata dedotta perciò dalla % ed %H presete ei campioi, a meo di errori sperimetali quatificabili ella misura di 0,2-0,3 % peso (somma peso carboio + peso idrogeo, fote: comuicazioi persoali dott. Tittarelli SS). Ifatti il cotratto da oi stipulato co la SS o li prevede. Sulla base ache delle determiazioi aalitiche effettuate dalla SS per coto APAT (Gruppo di lavoro legge 413/97) ai depositi fiscali sulle bezie esitate sul mercato italiao si può affermare che: l ossigeato maggiormete presete elle bezie è MTBE (metilterbutiletere), e che il 40 % circa dei campioi di bezia aalizzati ella campaga aalitica oggetto della ostra sperimetazioe ha maifestato sia pur idirettamete, ua preseza di composti ossigeati superiore all 1% peso, il 16 % dei campioi supera il 5% peso di composti ossigeati. Ifie, per quelle bezie co alta % di composti ossigeati ( 12% p) si è costatato che il potere calorifico iferiore è dimiuito sesibilmete (fio a kcal/kg) rispetto a quelle seza preseza di ossigeo. Il potere calorifico dei combustibili è u altro parametro che può ifluezare le emissioi di O 2. Più il suo valore è alto per uità di massa di combustibile e per ua data efficieza termica del motore, più bassi sarao i cosumi di carburate, a parità di percorreza. 18

20 ONFRONTO ON I FATTORI DI EMISSIONE IP - OED 5. ofroto co i fattori di emissioe IP - OED (a cura di M. otaldi) 5.1 Aggiorameto fattori di emissioe Sulla base delle determiazioi precedeti soo stati ricomputati i fattori di emissioe elle diverse uità di misura, da impiegarsi elle determiazioi degli ivetari Nella tabella 4, oltre ai risultati sperimetali, soo riportati i dati IP OED ed i dati utilizzati fio ad oggi per gli ivetari (bezia e gasolio ). ome già ricordato el precedete paragrafo i fattori di emissioe della tabella 4 aggiorao quelli riportati i Allegato 1 a partire dall ivetario del Per ogi carburate si segalao differeze apprezzabili. Il dato che più colpisce è quello relativo alla bezia, che aumeta cosiderevolmete il fattore di emissioe e dimiuisce i proporzioe iversa il coteuto eergetico. Il coteuto eergetico è simile a quello cosiderato per i combustibili europei, il fattore di emissioe ivece è più elevato. Tale fatto è certamete dovuto all itroduzioe diffusa di ossigeati ella riformulazioe delle bezie, per compesare la riduzioe del coteuto di idrocarburi aromatici, al fie ache di mateere la qualità ottaica [RON (umero di ottao ricerca) = 95, MON (umero di ottao motore) = 85] richiesta dalla ormativa vigete (D.P..M ) sulle specifiche ecologiche della bezia. Il potere calorifico degli ossigeati itrodotti è iferiore alla classe degli aromatici sostituiti metre il coteuto di carboio per uità eergetica è molto più alto. Nel caso del gasolio le differeze o soo rilevati, come già segalato el capitolo 3. Si segala ivece il fatto che il fattore di emissioe per uità di eergia è ormai viciissimo a quello della bezia e risulta superiore di appea lo 0,9%. o riferimeto al dato del GPL occorre sottolieare che il dato sperimetale è rappresetativo del solo combustibile prodotto i Italia, che è circa la metà dei cosumi complessivi el Questo combustibile è ua miscela di propao e butao i proporzioi variabili e pertato il fattore di emissioe può oscillare da u miimo di 63 fio a 66 kg O2/Mj. No si dispoe attualmete di aalisi rappresetative del combustibile importato, pertato i questo caso cotiuerà ad essere utilizzato il fattore di emissioe IP-OED. 19

21 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI Tabella 4 - Fattori di emissioe aggiorati Fattori di emissioe O2 Fattori di emissioe stechiometrici Fattori di emissioe ivetario 1999 (1) pci t / TJ t O2 / TJ t O2 / tep t O2 / t t O2 / TJ t O2 / t t O2 / tep tep / t ofroto fattori emissioe iterazioali - prove su campioi azioali Bezia - IP / OED 18,90 69,25 2,90 3,10 68,56 3,07 2,87 1,07 Bezia - IP-europa 19,92 73,00 3,05 3,18 72,27 3,15 3,02 1,04 Bez. BEN, fat. emis. Iterpolato (2) 19,58 71,75 3,00 3,15 71,03 3,12 2,97 1,05 Bezia, 1990-'99 (2) 18,90 69,25 2,90 3,04 68,56 3,01 2,87 1,05 Bezia, medie sperim.li 19,61 71,86 3,01 3,14 71,14 3,11 2,98 1,04 Gasolio - IP / OED 20,20 74,01 3,10 3,21 73,27 3,17 3,07 1,04 Gasolio - IP-europa 20,20 74,00 3,10 3,14 73,26 3,11 3,07 1,01 Gasolio, 1990-'99 (2) 20,20 74,01 3,10 3,16 73,27 3,13 3,07 1,02 Gasolio auto, media sper. 20,17 73,89 3,09 3,17 73,15 3,14 3,06 1,03 Gasolio risc., media sper. 20,32 74,44 3,11 3,17 73,69 3,14 3,08 1,02 GPL - IP / OED 17,20 63,02 2,64 2,98 62,39 2,95 2,61 1,13 gpl, 1990-'99 (2) 17,20 63,02 2,64 2,90 62,39 2,87 2,61 1,10 gpl, media sperimetale 17,90 65,59 2,74 3,02 64,94 2,99 2,72 1,10 1) coefficiete di ossidazioe, per teer coto della combustioe icompleta (vedi ache All.1) 2) cfr. 5.2 Fote: elaborazioi APAT su dati IP, MIA, SS 5.2 Serie storica dei fattori di emissioe I dati sperimetali cosetoo di aggiorare i fattori di emissioe per l ao 2000, ma o dao idicazioi dirette sui fattori da utilizzare per la serie storica dei dati dal 1990 al Le iformazioi dispoibili a questo proposito soo le segueti: a partire dal geaio 2000 soo distribuiti i Italia carburati riformulati rispetto agli ai precedeti, vista l etrata i vigore della uova direttiva 98/69/E che fissa limiti precisi per il coteuto dei diversi composti i bezie e gasoli, co l obiettivo geerale di otteere carburati più omogeei e più puliti ; - i dati aalitici si riferiscoo a questi uovi carburati e soo pertato sicuramete o applicabili tal quali agli ai precedeti; - la trasizioe è stata graduale, si è sommata all itroduzioe geeralizzata della bezia seza piombo a partire dal 1993 ed alla riduzioe del coteuto di zolfo ei gasoli a partire dal 1996; l idustria ha comiciato ad adeguare la sua produzioe alle uove regole completado la trasizioe el ; - si dispoe attualmete di alcue determiazioi aalitiche solo per il gasolio e per gli ai 1990 e 1995, utili per la stima del fattore di emissioe (vedi tabelle 3 e 5); - si dispoe di stime relative al potere calorifico dei carburati ei primi ai 90, riportate el BEN ed i diverse pubblicazioi, e di alcue stime sul coteuto di zolfo. 20

22 ONFRONTO ON I FATTORI DI EMISSIONE IP - OED Tabella 5 Dati storici relativi al gasolio Desità Zolfo Numero arboio Idrogeo Pot. al. Pot. al. etao Superiore Iferiore (kg/lt) (%m/m) (%m/m) (%m/m) (Mj/kg) (Mj/kg) ,838 0,22 50,23 86,1 13,3 45,661 42, ,839 0,09 51,56 86,5 13,2 45,463 Fote: elaborazioi APAT su dati SS Sulla base di questi dati o riteiamo attualmete possibile determiare co precisioe i fattori di emissioe per gli ai , ma è ache evidete che quelli utilizzati fiora presetao diverse pecche, i particolare si faccia riferimeto ai dati riportati i tabella 4: - cofrotado i dati coteuti elle righe gasolio co quelli delle righe media sperimetale per gasolio autotrazioe e riscaldameto, si osserva che le differeze soo itoro all 1,2% i kg/kg massa e praticamete coicideti i uità di eergia, sembra quidi possibile utilizzare i uovi valori ache per il passato; i pochi dati sperimetali dispoibili sul gasolio (vedi tabella 3) cofermao questa valutazioe; - cofrotado i dati coteuti elle righe bezia co quelli delle righe media sperimetale le differeze oscillao tra il 2 ed il 5% circa, a secoda che ci si basi sui fattori per uità di eergia o per uità di massa, e vao approfodite viste le quatità i gioco; - i dati del gpl mostrao differeze itoro all 1,4%, si opta però per mateere il dato sperimetale del 2000 ache per gli ai precedeti i quato questo carburate è relativamete poco utilizzato per autotrazioe egli altri paesi ed i dati di letteratura si riferiscoo spesso a combustibile per uso idustriale; - co riferimeto ai fattori di emissioe IP-OED si osserva che soo riferiti a carburati piuttosto eergetici, i particolare la bezia ha u coteuto calorifico di oltre kcal/kg, rispetto ai kcal/kg del BEN e i kcal/kg misurati; - i fattori di emissioe IP-OED soo espressi i coteuto di carboio rispetto all uità di eergia, suggeredo ua relativa ivariaza di questo dato al variare del potere calorifico, o cofermata dai dati sperimetali; i fattori di emissioe utilizzati fiora (righe bezia gasolio e gpl ) si fodao sul coteuto di carboio rispetto all uità di eergia e stimao u fattore di emissioe per kg di carburate utilizzado: il fattore di emissioe IP per uità eergetica il coteuto eergetico ormalizzato per i carburati (bezie pari a circa Kcal/kg) come riportato ei BEN il fattore di emissioe risulta pertato pari, el caso della bezia, a circa 3,042 t di O2 per t, co ua differeza del 3% circa rispetto ai dati sperimetali. Sulla base dei diversi dati sperimetali di cui si dispoe o esiste affatto ua relativa stabilità del fattore di emissioe rispetto al coteuto eergetico dei carburati, ma azi si preseta ua piccola ma sigificativa correlazioe egativa, ovvero il fattore di emissioe per uità di eergia prodotta aumeta co il dimiuire del coteuto eergetico del combustibile. Questo fatto è più prouciato el caso di preseza di composti ossigeati ma resta valido ache per le bezie seza questi composti. Al fie di determiare i fattori di emissioe per il periodo si ritiee, per i gasoli ed il gpl, di adottare i fattori sperimetali rilevati el 2000 ache per gli ai precedeti, viste le differeze iferiori all 1% co i dati di coteuto eergetico riportati el BEN e co le stime IP-OED. Per quello che riguarda le bezie, si dispoe delle segueti iformazioi: - come già ricordato il fattore di emissioe o è stabile rispetto al coteuto eergetico dei carburati, si rileva ivece ua sigificativa correlazioe egativa, ov- 21

23 ANALISI DEI FATTORI DI EMISSIONE DI O 2 DAL SETTORE DEI TRASPORTI vero il fattore di emissioe per uità di eergia prodotta aumeta co il dimiuire del coteuto eergetico; - utilizzado i dati sperimetali delle sole bezie seza ossigeo, che soo le più simili ai carburati utilizzati i precedeza, si è verificata la stabilità della correlazioe esistete tra i fattori di emissioe per uità eergetica ed il potere calorifico; la correlazioe dei dati risulta molto elevata e pari ad oltre il 94%; - degli stessi campioi di bezia seza ossigeati è oto sia il potere calorifico che il fattore di emissioe; - della bezia IP-OED di riferimeto soo oti sia il fattore di emissioe che il coteuto eergetico - delle bezie azioali, come già ricordato, è oto solo il coteuto eergetico. Si propoe pertato per le bezie di iterpolare i dati di fattore di emissioe e coteuto eergetico dei campioi 2000 della bezia di riferimeto iterazioale e, per mezzo dell equazioe di iterpolazioe, stimare il fattore di emissioe della bezia azioale utilizzado il suo potere calorifico. Il fattore di emissioe risultate è riportato i tabella 4 alla riga bz BEN, fat. di emissioe iterpolato. Il dato umerico è molto simile alla media dei valori misurati, ma dal puto di vista metodologico è molto più solido. ome già acceato questo fattore di emissioe iterpolato è riteuto sicuramete applicabile dal 1990 al , el periodo successivo si è i preseza di ua trasizioe graduale verso i carburati riformulati e o sarebbe applicabile, ma, i asseza di iformazioi, si propoe di utilizzarlo comuque. ambiare i fattori di emissioe cambia ovviamete gli ivetari delle emissioi: el caso dell ivetario 1999 la variazioe elle emissioi complessiva oscilla tra le 1,5 Mt di O 2 e le 2,2 Mt a secoda che il calcolo fosse basato sul fattore di emissioe i uità di massa o i uità eergetiche. Rispetto al totale delle emissioi eergetiche dello stesso ao, pari a 429 Mt di O 2, si tratta di ua variazioe complessiva dello 0.4%, più sesibile la variazioe delle sole emissioi del trasporto su strada, che aumetao del 1,8% circa. 22

24 ONLUSIONI 6. oclusioi Nei capitoli II e III soo state riepilogate le o trascurabili differeze di stima delle emissioi risultati el settore dei trasporti dovute all uso di diverse metodologie (i termii di emissioe i peso di aidride carboica la differeza tra l applicazioe della metodologia IP-OED e modello OPERT risulta tra le 1,5 e 2,2 Mt a secoda se si utilizzavao i fattori di emissioe per uità di peso o per utà di eergia). Queste metodologie, il modello OPERT e la metodologia settoriale dell IP-OED, soo comuque valide a livello iterazioale. Sulla base dei dati di letteratura dispoibili, la spiegazioe più probabile per queste differeze è dovuta alla o cofrotabilità dei dati di base dei carburati, dato che ua metodologia si riferisce alla composizioe chimica e l altra al coteuto eergetico dei carburati stessi. Risultati sperimetali prelimiari riportati el capitolo IV correlao la composizioe chimica ed il coteuto eergetico di ua serie di campioi di carburati rappresetativi della produzioe azioale e cosetoo valutazioi più precise. Per quato riguarda il modello OPERT, l aalisi putuale delle formule termochimiche utilizzate mostra che esse trascurao il coteuto di ossigeo delle bezie e di zolfo dei gasoli, pertato, el caso di carburati co elevati teori di ossigeo e/o di zolfo i fattori di emissioe calcolati si discostao da quelli reali. Si propoe quidi la correzioe delle formule utilizzate dal modello OPERT i modo che tegao coto del coteuto di ossigeo delle bezie. La correzioe del modello va cocordata a livello iterazioale e soo state itraprese le opportue azioi. Nel frattempo si propoe di correggere i fattori H/ utilizzati dal modello utilizzato dall ANPA i modo da otteere le emissioi reali di aidride carboica. Per quato riguarda i fattori di emissioe IP-OED, le differeze risultao miime per gasoli e gpl e pertato i fattori di emissioe sperimetali possoo essere adottati traquillamete. Per le bezie il dato IP-OED è relativamete basso e deve essere aggiorato. Tale dato è validissimo, si badi bee, é le bezie italiae soo così diverse da quelle di altri paesi, semplicemete il fattore di emissioe o tiee coto delle receti modifiche ella composizioe delle bezie, i particolare dell aggiuta di ossigeati, che modificao i modo sigificativo questo carburate. Nel capitolo V si affrota la determiazioe di fattori di emissioe applicabili per il periodo Per i gasoli e gpl, viste le differeze iferiori all 1% co i dati IP-OED, si propoe di utilizzare i dati sperimetali per tutto il periodo. Per le bezie è stato proposto di utilizzare ua iterpolazioe che tega coto dei risultati sperimetali attuali e dei fattori di emissioe IP e coseta di utilizzare le iformazioi coteute el Bilacio eergetico. Le variazioi attese egli ivetari del settore dei trasporti a causa della revisioe dei fattori di emissioe soo dell ordie del 1,8%, più coteuta l iflueza sulle emissioi complessive, circa lo 0,4%. 23

25 BIBLIOGRAFIA Bibliografia [1] Brii S., Desiato F., Fortua F., Gaudioso D., Liburdi R. Scalambretti R., Emissioi i atmosfera e qualità dell aria i Italia, ANPA, Serie Stato dell Ambiete 6/1999 [2] otaldi M., De Lauretis R., Ilacqua M. Liburdi R., Saija S., Le emissioi i atmosfera da trasporto stradale, ANPA, Serie Stato dell ambiete 12/1999 [3] IP/IEA/OED/UNEP, IP 1996 revised Guidelies For Natioal Greehouse Gas Ivetories, Vol. 1-3, IP WGI Techical Support Uit, Hadley etre, Brackell, UK (sito web [4] MIA (Miistero dell Idustria, del ommercio e dell Artigiaato, Direzioe Geerale delle Foti di Eergia ed idustrie di base), Bilacio Eergetico Nazioale, ai vari, sito web [5] Europea Eviromet Agecy (EEA), Atmospheric emissio ivetory guidebook, Joit EMEP-ORINAIR edito el febbraio 1996 [6] Europea Eviromet Agecy Europea Topic etre o Air Emissio, Recommedatios for revised data system for air emissio ivetories, (Topic Report 1995/2 dispoibile el sito web [7] Ntziachristos L. ad Samaras Z. LAT/AUTh (Europea Topic etre o Air Emissios) with cotributios from: S. Egglesto (AEA Techology), N. Goriße (UBA), D. Hassel (TÜV Rheilad), A.-J. Hickma (TRL), R. Joumard (INRETS, R. Rijkeboer (TNO) ad K.-H. Zierock (UBA), Mauale programma OPERT III, EEA, July 1999) [8] P. Tittarelli, (SS) Stazioe Sperimetale ombustibili, Aalisi caratteristiche carburati, cotratto co ANPA settembre 2000-agosto [9] R.H. Perry, Perry s chemical egieers hadbook, M Graw-Hill, 1988 [10] J.B. Heywood, Iteral combustio egies fudametals, Mc Graw-Hill Iteratioal editio,