GARANTIRE LA SOSTENIBILITÀ NEGLI AGGREGATI URBANI PROBLEMI LOCALI E GLOBALI DEGLI IMPATTI AMBIENTALI URBANI

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1 L ambiente urbano gestione di acque rifiuti ambiente costruito verde pubblico inquinamento atmosferico mobilità sostenibile impatti ambientali di tipo fisico rumore radiazioni IR e NIR AMBIENTE URBANO PROBLEMI AMBIENTALI NELLE CITTÀ A.A Corso di laurea in Scienze Ambientali Università di Bologna Insegnamento Fondamenti di Valutazione di Impatto Ambientale Docente: Luigi Bruzzi GARANTIRE LA SOSTENIBILITÀ NEGLI AGGREGATI URBANI PROBLEMI LOCALI E GLOBALI DEGLI IMPATTI AMBIENTALI URBANI 1

2 SOLUZIONI PER MIGLIORARE LA QUALITÀ URBANA MEZZI DI TRASPORTO NELLA STORIA DELL UOMO EVOLUZIONE DELLA MOTORIZZAZIONE IL PARCO AUTO NEL MONDO 2

3 CORRELAZIONE REDDITO - NUMERO DI AUTO RELAZIONE FRA MOTORIZZAZIONE E RIDISTRIBUZIONE DELL AMBIENTE URBANO IN GRANDI AREE METROPOLITANE (SPRAWL) VARI MODI DI TRASPORTI MERCI TRASPORTO PASSEGGERI NELLE AREE URBANE 3

4 TRASPORTO PASSEGGERI NELLE AREE METROPOLITANE TRAFFICO NELLE AREE METROPOLITANE UN PROBLEMA CRUCIALE PER L AMBIENTE URBANO: L INQUINAMENTO ATMOSFERICO EMISSIONI DI CO 2 : IL RUOLO DELLA COMBUSTIONE Le principali cause di emissione di CO 2 e di inquinanti nell atmosfera sono i sistemi energetici fissi e mobili. Prof.Luigi Bruzzi Bologna, 18 Aprile

5 INQUINANTI CHIMICI, FISICI E BIOLOGICI NELL AMBIENTE URBANO LE SORGENTI DI INQUINAMENTO NELL AMBIENTE URBANO I PRINCIPALI INQUINANTI ATMOSFERICI I VEICOLI A MOTORE ED IL LORO EFFETTO SULL INQUINAMENTO URBANO I principali inquinanti prodotti dagli AUTOVEICOLI sono: il biossido di zolfo (SO 2 ); gli ossidi di azoto (NO x ); il monossido di carbonio (CO); gli idrocarburi incombusti (HC); i composti del piombo (Pb); le polveri sospese totali (PST) tra cui il particolato, costituito da particelle carboniose emesse prevalentemente dai motori diesel. 5

6 I DERIVATI DEL PETROLIO PER LA TRAZIONE I CARBURANTI PER I VEICOLI A MOTORE carburante n atomi carbonio intervallo di ebollizione benzina C gasolio C I motori a scoppio utilizzano combustibili derivati del petrolio: benzina, gasolio e GPL (Gas di Petrolio Liquefatto) e, in misura molto minore, metano. Benzina e gasolio, i più utilizzati, sono costituiti da miscele complesse di idrocarburi. Particolarmente rilevanti sono gli idrocarburi aromatici. La composizione dei carburanti (idrocarburi semplici ed aromatici) è determinante agli effetti del "numero di ottano", una grandezza che misura la capacità di un carburante di resistere alla detonazione. ALCUNI COMPONENTI TIPICI DEL PETROLIO E SUOI DERIVATI (RON = Research Octane Number) EVOLUZIONE DELLA COMPOSIZIONE DELLE BENZINE ( ) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2 anno benzina senza Pb benzina super n-esano, C6 H 14 (RON=24,8) CH 2 CH 2 benzene aromatici benzene aromatici CH2 CH 2 CH ,72 53,62 1,70 30,00 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH CH 3 isoesano, C 6 H 14 (RON=73) cicloesano, C 6 H 12 (RON=83) CH CH CH ,91 49,28 0,26 34, ,06 41,35 3,12 35, ,69 43,10 3,72 39,73 CH CH CH CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 1-esene, C 6 H 12 (RON=80) benzene, C 6 H 6 (RON=over 100) ,13 42,19 2,27 46, ,92 45,73 2,63 42,25 6

7 COMPOSIZIONE CHIMICA DELL ARIA Elemento % in volume azoto 78,084 (75,54 % in peso) ossigeno 20,946 (23,16 % in peso) argon 0,934 (1,29 % in peso ) neon 0,0018 elio 0, metano 0,0002 cripton 0, idrogeno 0,00005 xenon 0, componenti (conc.variabile) acqua (vapore) 0-7 anidride carbonica 0,01-0,1 (media 0,032) ozono 0-0,01 anidride solforosa 0-0,0001 diossido di azoto 0-0, EMISSIONI SPECIFICHE DI CO 2 PER I COMBUSTIBILI FOSSILI Combustibile c (g di C/kg ) qci (kcal/kg ) M'(CO2) (g/kcal) carbone ,38 petrolio ,30 gas naturale ,23 INQUINANTI ATMOSFERICI PRIMARI E SECONDARI INQUINANTI SECONDARI 7

8 EFFETTI DEGLI INQUINANTI SECONDARI EVOLUZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICI IN AREE URBANE TIPICA EVOLUZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DI SO 2 NELLE AREE URBANE INQUINAMENTO DA POLVERI FINI 8

9 PM: CARATTERISTICHE FISICHE SORGENTI DI POLVERI FINI CONCENTRAZIONE DI PM10 NELLE CITTÀ ITALIANE POLVERI FINI DA USURA DEI PNEUMATICI 9

10 POLVERI FINI DA TRAFFICO EFFETTI SANITARI DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICI PM10: EFFETTI SUL SISTEMA RESPIRATORIO INQUINANTI ATMOSFERICI PRODOTTI DA ATTIVITÀ UMANE 10

11 INQUINANTI ATMOSFERICI DA DIVERSI COMBUSTIBILI STANDARD DI EMISSIONE PER AUTO DIESEL E A BENZINA TECNOLOGIE PER RIDURRE LE EMISSIONI DA VEICOLI A MOTORE STANDARD DI QUALITÀ DELL ARIA (GIAPPONE) 11

12 EMISSIONI DI CO 2 IN USA, GIAPPONE E UE EMISSIONI DI CO 2 DA DIVERSI MODI DI TRASPORTO EFFICIENZA SPECIFICA DEL MEZZO DI TRASPORTO (kcal/passeggero km) DIFFICOLTÀ NELLA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 DA TRAFFICO Treno ad alta velocità (Giappone) 12

13 EMISSIONI SPECIFICHE DI CO 2 PER SPOSTAMENTI URBANI (g CO 2 /passeggero km) FATTORI DI EFFICIENZA DI MEZZI DI TRASPORTO AZIONATI DA DIVERSE FONTI ENERGETICHE UTILIZZATE POSSIBILI MISURE PER RIDURRE LE EMISSIONI DI CO 2 NEL SETTORE DEL TRAFFICO RIDURRE L INQUINAMENTO: COMBUSTIBILI POVERI DI CARBONIO Per le biomasse si assume un contributo nullo assumendo per la CO 2 una rapida ricaptazione da parte delle colture utilizzate per la loro produzione; per l idrogeno si considera solo la produzione diretta e non quella indiretta 13

14 I MIGLIORAMENTI AMBIENTALI DELLE AUTO RIDUZIONE DELL INQUINAMENTO CON L USO RAZIONALE DEI TRASPORTI I recenti sviluppi del settore motoristico hanno permesso una riduzione dei consumi, delle emissioni di CO 2 e degli inquinanti. United States Japan Europe Brazil South America Hong Kong Africa China India 22,4 7,9 6,7 88, ,6 269, Nei Paesi sviluppati ci sono troppe auto che creano problemi di inquinamento atmosferico e acustico soprattutto nelle città (Motor Vehicles Per 1,000 Persons) Prof.Luigi Bruzzi Bologna, 18 Aprile 2005 INTERVENTI PER LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI AUTOVEICOLARI (3) CONCENTRAZIONI DEGLI INQUINANTI NEL GAS DI SCARICO DELLE AUTO La riduzione nella produzione degli inquinanti si può ottenere in certa misura, come già si è visto, facendo ricorso a carburanti a composizione controllata. E comunque sempre necessario scegliere accuratamente il valore del rapporto aria/carburante. Sensibili vantaggi si possono ottenere utilizzando miscele povere che consentono di ridurre sensibilmente la produzione di CO e HC ed in certa misura anche di NO x. Ciò è di fatto già realizzato nei motori diesel che operano con miscele molto povere. 14

15 EFFETTO DEL RAPPORTO ARIA/COMBUSTIBILE SULLA PRODUZIONE DEGLI INQUINANTI EFFICIENZA DELLA MARMITTA CATALITICA FILTRO ATTIVO ANTIPARTICOLATO (FAP) È un dispositivo autopulente che riduce fino al limite della misurabilità il particolato emesso dai motori diesel. Dispositivo a controllo elettronico che permette di filtrare e successivamente eliminare i depositi carboniosi/particolato presenti allo scarico dei motori Turbodiesel HDi. In questo modo le emissioni dannose sono ridotte a livelli pressoché infinitesimali. Il successivo processo di combustione del particolato catturato avviene periodicamente ed automaticamente senza influire sulle condizioni di guida. Il FAP funziona sfruttando la tecnologia dei motori HDI. Si compone di un filtro, posto tra motore e marmitta, di un sistema di additivazione del carburante e di alcuni sensori. Il processo di eliminazione del particolato all interno del filtro, chiamato rigenerazione, è pilotato da alcuni software presenti nella centralina del motore. FILTRO ATTIVO ANTIPARTICOLATO (FAP) L importanza del FAP consiste nella sua capacità di distruggere il particolato nel filtro. Visto che il particolato brucia intorno ai 550 C il sistema adotta varie tecniche, come la post-iniezione, per aumentare la temperatura dei gas di scarico fino alla soglia di combustione. Dopo km, i sensori inviano informazioni che indicano la necessità di rigenerare il filtro. La centralina comanda l introduzione del carburante nel cilindro. L iniezione di carburante durante la fase di scarico produce una post combustione che determina un innalzamento della temperatura dei gas di scarico da 150 a 450 C. Nella fase di post-iniezione e post-combustione, il carburante introdotto nel cilindro è additivato con un catalizzatore (cerina) che permette di abbassare la temperatura di combustione del particolato da 550 C a 450 C. 15

16 LIVELLI DI QUALITÀ DEI CARBURANTI PRESTAZIONI DEI MIGLIORI MODELLI DI AUTO PASSEGGERI (2004) La Direttiva Carburanti derivante dal Programma Auto-Oil Anno 2005 Benzene (%vol.) Aromatici (%vol.) Zolfo (ppm) Benzina Gasolio Anno 2010 Benzina e Gasolio Tipo di veicolo Auto benzina Auto diesel Consumo (l/100 km) urbano extra urbano misto 5-6,1 4,2 4,5 4,3 5,1 3,8 5,4 2,8 3,7 3,2 4,3 CO 2 (g/km) emissioni CO CERTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DALLE AUTO: I CICLI DI GUIDA I cicli di guida sono percorsi standard caratterizzati da una durata e da una sequenza di stadi a diversa velocità; i cicli vengono effettuati fuori strada su un banco a rulli nel quale le resistenze vengono simulate da un dinamometro Durante il ciclo simulato vengono misurati il consumo di carburante e le emissioni dei vari inquinanti. Europa, Stati Uniti e Giappone hanno cicli standardizzati diversi anche se ispirati agli stessi principi MOBILITÀ SOSTENIBILE: DEFINIZIONI Mobilità sostenibile Sono tutte le modalità di trasporto e movimentazioni di merci e di persone che rispettano i principi dello sviluppo sostenibile, per un uso contenuto di risorse naturali non rinnovabili e la congestione del traffico. Mobility Manager Il responsabile della mobilità aziendale, meglio conosciuto come mobility manager, è una figura prevista dal decreto del Ministro dell Ambiente 27 marzo 1998 "Mobilità sostenibile nelle aree urbane". Il suo compito è quello di promuovere - per gli spostamenti casa-lavoro dei dipendenti - tutti i modi alternativi e innovativi rispetto all utilizzo dell automobile che servano a decongestionare il traffico e a contenere l inquinamento atmosferico. 16

17 MOBILITY MANAGER La figura professionale del Mobility Manager è stata introdotta dal Decreto Ministeriale Ronchi del 27 Marzo 1998, secondo cui aziende ed Enti pubblici con più di 300 dipendenti per unità locale, ed imprese con complessivamente oltre 800 dipendenti, devono individuare un responsabile della mobilità del personale. Il Mobility Manager di azienda ha l'incarico di ottimizzare gli spostamenti sistematici dei dipendenti, con l'obiettivo di ridurre l'uso dell'auto privata adottando ''il piano degli spostamenti casalavoro (PSCL)'', teso a favorire soluzioni di trasporto alternativo a ridotto impatto ambientale, quali car pooling, car sharing, trasporto pubblico a chiamata, navette, ecc. Gli obiettivi da perseguire riguardano pertanto, la generale riduzione del traffico veicolare privato e delle sue nocive conseguenze quali, consumo energetico, inquinamento atmosferico ed acustico, riduzione di emissioni di gas serra e di incidenti stradali, dando la priorità a strategie volte ad assicurare la mobilità delle persone e il trasporto delle merci in modo efficiente. MOBILITÀ SOSTENIBILE: CONCETTI E DEFINIZIONI Con l'espressione mobilità sostenibile si intende indicare l'esigenza di avere un sistema di mobilità urbana che, pur consentendo per ciascuno l'esercizio del proprio diritto alla mobilità, sia tale da non gravare eccessivamente sul sistema sociale in termini di costi esterni, quali: inquinamento atmosferico ed emissioni di gas serra inquinamento acustico congestione di traffico stradale incidentalità INTERVENTI PER LA MOBILITÀ SOSTENIBILE Tra gli interventi più efficaci si segnala. il potenziamento del Trasporto Pubblico Locale (TPL) road pricing (accesso a pagamento a strade o a particolari zone) park pricing (sosta su strada a pagamento); moderazione del traffico (traffic calming) limitazioni della circolazione veicolare introduzione di servizi di car sharing e car pooling introduzione della figura del mobility manager realizzazione dei percorsi sicuri casa- scuola: incentivare la mobilità pedonale e ciclabile per gli spostamenti casa-scuola modi di spostamento non inquinanti: sviluppo della mobilità ciclabile; uso del territori (Land-Use) e trasporti: pianificazione integrata trasporti e territorio MOBILITÀ SOSTENIBILE: GLOSSARIO (1) Bike sharing: uso collettivo gratuito delle biciclette aziendali per gli spostamenti legati all'attività d'ufficio compreso nel piano di mobility management Car pooling: è l uso collettivo di un auto privata. Si basa sull organizzazione di spostamenti collettivi (soprattutto casa-lavoro e casa-scuola) per contenere il numero di veicoli che compiono lo stesso percorso. Serve pertanto a ridurre la quantità delle emissioni inquinanti e la congestione da traffico che si avrebbero se il medesimo tragitto fosse coperto da più mezzi. Car sharing: Nato nel nord Europa, dove ha preso piede da oltre un decennio, questo sistema configura una sorta di abbonamento al noleggio dell automobile. L uso individuale dell auto viene garantito non dal possesso del mezzo, bensì dall iscrizione ad un organizzazione che possiede un parco macchine a disposizione degli iscritti, previa prenotazione, anche per poche ore. 17

18 CONDIZIONI PER ATTUARE LA MOBILITÀ SOSTENIBILE LE POLITICHE DI MOBILITÀ SOSTENIBILE l utilizzo di carburanti a basso impatto ambientale l utilizzo di mezzi di trasporto ecocompatibili la diffusione di servizi di trasporto alternativi all auto privata la realizzazione di sistemi di trasporto flessibili il controllo degli accessi ai centri urbani il monitoraggio della qualità dell aria il governo della domanda di mobilità Realizzazione di sistemi di taxi collettivo o di trasporti collettivi innovativi Regolazione del traffico nei centri urbani mediante sistemi di road pricing ed area pricing Acquisto di veicoli elettrici ed a metano Realizzazione di sistemi di monitoraggio degli inquinanti atmosferici Dispositivi per la riduzione delle emissioni provenienti dai veicoli Modelli di correlazione tra dati di inquinamento atmosferico e del traffico veicolare RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 4b L. Bruzzi et al, Prevenzione e controllo dell impatto ambientale, ed. CLueb, 1996 Bruzzi, Boragno, Karasalihovic, Combustibili puliti e qualità dell aria urbana: il ruolo del biodiesel, in QUASAM vol. 2, Longo Editore Ravenna Bruzzi, Dominici, Il duplice ruolo dell energia: motore dello sviluppo e minaccia per l ambiente, atti del convegno Conferenza Nazionale sulla Politica Energetica in Italia, Bologna, aprile Direttiva 98/70/CE - Qualità della benzina e del combustibile diesel Direttiva 96/62/CE Direttiva Quadro attuata in Italia da D. Lgs. 351/99 Decreto Ministeriale n. 60/2002 che attua le Direttive 1999/30/CE e 2000/69/CE in materia di sostanze inquinanti dell aria Direttiva 98/69/CE Emissioni dei veicoli a motore loads/e/es_2004_air_emissions.pdf loads/e/es_2004_our_ops_energy_efficiency_08_04.pdf 18

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