Impianti di biogas discariche: rischi professionali ed ambientali - UNI/TR 11917:2023

ID 19943 | 09.07.2023 / Documento allegato

Documento estratto dal Rapporto tecnico UNI/TR 11917:2023 Linee guida in materia di sicurezza ed ambiente per gli impianti di biogas presenti nelle discariche, elaborato dal Comitato Termotecnico Italiano (CTI) e pubblicato a luglio 2023.

Si prendono in esame i principali rischi professionali ed ambientali relativi agli impianti biogas di discarica di agli Allegati in formativi C, D, E e G del Rapporto Tecnico:

Allegato C - Principali rischi professionali ed ambientali
Allegato D - Ambienti e spazi confinati
Allegato E - Alcuni composti tossici nel biogas
Allegato G - Gas climalteranti nel biogas di discarica
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UNI/TR 11917:2023
Linee guida in materia di sicurezza ed ambiente per gli impianti di biogas presenti nelle discariche

Il rapporto tecnico definisce gli aspetti di sicurezza e ambientali per gli impianti di biogas presenti nelle discariche

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Introduzione

Questo rapporto tecnico, che può anche essere visto come una guida informativa alla sicurezza e all'ambiente per gli impianti di biogas di discarica (landfill gas - LFG), fornisce una descrizione completa in merito alla questione della sicurezza e dell'ambiente negli impianti di biogas di discarica e fornisce vari consigli sulla captazione, estrazione e convogliamento del biogas a recupero energetico. Esso costituisce quindi una fonte di informazioni per tutti coloro che sono coinvolti nella produzione, captazione, estrazione e convogliamento del biogas a recupero energetico e nella manutenzione delle attrezzature impiantistiche. Non si occupa invece del processo di recupero energetico del biogas.

Inoltre, questo documento si concentra sull'impatto ambientale della produzione, captazione, estrazione e convogliamento del biogas e della manutenzione delle relative attrezzature impiantistiche di discarica al fine di evitare l'inquinamento e ridurre i valori limite delle emissioni sia di natura odorigena sia GHG, contribuendo, pertanto, a risolvere queste sfide e questi problemi tecnici.

Questo rapporto tecnico è sostanzialmente diviso in tre sezioni principali:

- produzione e captazione del biogas,
- estrazione del biogas,
- convogliamento del biogas a recupero energetico.

Le sezioni coprono argomenti importanti come l'ambiente e la sicurezza degli impianti di biogas di discarica.

Questo documento è stato redatto al fine di migliorare la gestione in sicurezza della costruzione, dell’esercizio e della manutenzione degli impianti biogas di discarica, di ridurre le emissioni di metano, di prevenire l'inquinamento ambientale e di avere il pieno beneficio dell'energia rinnovabile da biogas.

Nota 1
All’art.2, punto1 della Direttiva (UE) 2018/2001 (rifusione della Direttiva 2009/28/CE) sono elencate le ‘energie da fonti rinnovabili’ e tra queste è riportata l’energia da biogas.

Nota 2
Le discariche in oggetto rientrano nel campo di applicazione del DLgs 36/2003 e s.m.i..

1 Scopo e campo di applicazione

Il presente rapporto tecnico definisce gli aspetti di sicurezza e ambientali per gli impianti di biogas presenti nelle discariche.

Questo documento include:

- tutte le fasi del processo di produzione del biogas all’interno del corpo di discarica, dalla captazione sino al convogliamento ad apposito impianto di recupero energetico o a trattamento finale,
- le istruzioni per la progettazione, l’esercizio, la costruzione, il funzionamento, la manutenzione sicura e la post-gestione degli impianti di biogas di discarica,
- le indicazioni per la captazione, estrazione e convogliamento del biogas a recupero energetico o a trattamento finale.

Questo documento non include:

- i metodi per gli studi sulla sicurezza e le valutazioni dei rischi che devono essere eseguiti prima dell'inizio della progettazione, della costruzione, delle operazioni o della manutenzione,
- le unità di cogenerazione per la produzione di energia elettrica e le unità di upgrading per la produzione di biometano,
- la gestione del percolato,
- la fase di conferimento rifiuti1) all’impianto di discarica.

Il presente documento è destinato ai gestori di impianto, ai progettisti e installatori di impianto e agli enti di controllo che rilasciano le autorizzazioni.

2 Riferimenti normativi

Il presente rapporto tecnico rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nel presente rapporto tecnico come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti).

UNI 10567, Geomembrane di polietilene per impermeabilizzazione di discariche controllate - Criteri generali per la saldatura ed il controllo dei giunti saldati, la qualificazione dei saldatori e delle procedure di saldatura

UNI EN ISO 14001, Sistemi di gestione ambientale - Requisiti e guida per l’uso

UNI ISO 45001, Sistemi di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro - Requisiti e guida per l’uso
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6 Requisiti di sicurezza e ambientali per la progettazione e la costruzione degli impianti

6.1 Generalità

A premessa della trattazione si riporta in Figura 1 una rappresentazione schematica ‘tipologica’ dell’impianto biogas presente in discarica. Il sistema dell'impianto di biogas ‘tipo’ è costituito da una o più delle seguenti unità o dal loro insieme:

- stoccaggio dei rifiuti nell’ammasso di discarica;
- centrale di aspirazione che fornisce un gradiente di pressione per l’estrazione del biogas;
- linee principali di trasporto biogas che collegano le stazioni di regolazione alla centrale di aspirazione;
- stazioni di regolazione, ovvero impianti collettori del biogas proveniente dalle linee secondarie di trasporto; le stazioni di regolazione sono elementi che permettono la sola regolazione manuale della captazione del biogas;
- sistemi di automazione della captazione del biogas che permettono la regolazione automatica in continuo, real time e da remoto, dei parametri di captazione del biogas, nonché il loro monitoraggio e controllo in continuo, real time e da remoto;
- linee secondarie di trasporto biogas che collegano il pozzo di captazione con la stazione di regolazione;

sistemi di captazione presenti nel corpo discarica e costituiti per la maggior parte da elementi statici di cui si elencano i principali:

- pozzi di captazione in corso d’opera,
- pozzi verticali di captazione trivellati,
- drenaggi in corso d’opera,
- dreni di protezione meccanica di sponda,
- dreni infra-telo,
- drenaggi orizzontali interni all’ammasso dei rifiuti,
- trincee perimetrali di captazione biogas, dreni corticali in fase di chiusura della discarica. La portata di questo documento è limitata alle tecnologie esistenti.

Legenda
1 Cogeneratore, turbina o ossidatore
2 Centrale di aspirazione
3 Linea principale di trasporto biogas
4 Sistema automatico di captazione
5 Stazione di regolazione
6 Linee secondarie di trasporto biogas
7 Drenaggi di captazione statici
8 Pozzo di captazione
9 Rifiuti abbancati

Figura 1 - Impianto biogas di discarica

Figura 2 - Pozzo biogas di discarica

Figura 3 - Testa pozzo di captazione

Questo punto esplicita i requisiti di sicurezza ed ambientali da considerare in fase di progettazione e costruzione dell’impianto biogas, a partire dai punti di prelievo all’interno della discarica fino alla consegna della miscela combustibile ‘biogas’ ai motori e/o al sistema di trattamento finale.

Lo stoccaggio dei rifiuti in discarica dev’essere progettato e realizzato in modo da garantire la tutela dell’ambiente nonché la salute e la sicurezza dei lavoratori e delle popolazioni attigue.

La progettazione e la costruzione degli impianti biogas deve avvenire mettendo in atto tutte le precauzioni affinché tutto il biogas venga captato ed estratto dal corpo discarica (e quindi non si disperda in emissione libera) ed affinché non siano inibiti i naturali processi di biogassificazione all’interno dell’ammasso dei rifiuti.

Nota 1
Per la progettazione e la costruzione degli impianti di captazione biogas presenti nelle discariche occorre riferirsi alle prescrizioni presenti negli atti autorizzativi rilasciati dagli enti competenti.

Nota 2
Condizioni di sovrapressione o d’imbibizione di percolato nell’ammasso dei rifiuti inibiscono i normali processi di degradazione del rifiuto stesso, prolungandone nel tempo il ciclo di degradazione col risultato di ritardare il fine vita della discarica.

Nota 3
Per una tonnellata di rifiuto smaltita in discarica il biogas prodotto nel corso del primo anno di degradazione può raggiunge indicativamente alcune decine di metri cubi per arrivare a circa 200 Nm3 nell’arco della “vita decompositiva” del rifiuto. Il dato potrebbe subire delle variazioni in relazione alla quantità della frazione organica del rifiuto conferito.

Nota 4
Non sono associabili fenomeni che giustifichino specifiche pressioni durante le fasi di biogassificazione ma la formazione di gas all’interno di spazi limitati -com’è l’ammasso dei rifiuti- è in grado di dar luogo a sovrapressioni importanti.

Nota 5
Lo stato di sovrapressione all’interno dell’ammasso dei rifiuti ha primariamente due cause: la prima causa è dovuta all’assenza o all’esiguità di migrazioni del biogas attraverso il corpo dei rifiuti, mentre la seconda causa è strettamente legata all’efficienza dei sistemi di captazione presenti nell’impianto.

Nota 6
La pressione barometrica agisce in modo diretto sui fenomeni di emissività del biogas dalle discariche con particolare riferimento alla sua influenza sull’equilibrio delle pressioni differenziali, contribuendo allo spostamento dei volumi del biogas (per esempio, se la pressione barometrica aumenta si manifesterà una tendenza all’infiltrazione da parte dell’aria nei confronti degli interstizi permeabili della discarica e del terreno, mentre nel caso di diminuzione della pressione barometrica il flusso sarà opposto con una tendenza del flusso dei gas a fuoriuscire dalla discarica e dal terreno). In particolare si specifica che non sono i valori assoluti della pressione barometrica ad influenzare le emissioni o le infiltrazioni di biogas ma le variazioni di barometria relative.

Nota 7
La pressione di captazione è rappresentata dall’azione del gestore che applica all’ammasso di rifiuti una depressione (gradiente di pressione negativo) idonea a convogliare il biogas prodotto dalla discarica verso specifici impianti (es. impianti per il recupero energetico, impianti per il trattamento finale). La depressione viene generata da macchine aspiratrici e viene distribuita nel corpo discarica dai sistemi di captazione (con tutte le perdite di carico correlate).
[...]

APPENDICE C (informativa)
Principali rischi professionali ed ambientali

C.1 Generalità

Si riportano alcune specifiche non esaustive, in merito alla natura dei principali rischi professionali ed ambientali relativi agli impianti biogas di discarica.

C.2 Rischi professionali

Tagli, abrasioni

Si riferisce alle attività lavorative che riguardano operazioni di:

- installazione, posa, montaggio e smontaggio manuale, aggancio/sgancio parti e componenti impiantistiche;
- preparazione delle tubazioni in lavorazione, posizionamento, trattamento, manipolazione, posa delle tubazioni;
- manipolazione delle componenti impiantistiche in fase di manutenzione;
- utilizzo di mezzi d’opera, apparecchiature e macchine aventi parti mobili in movimento;
- utilizzo o presenza di mezzi d’opera, apparecchiature e macchine nell’area di lavoro;
- utilizzo di mezzi d’opera, apparecchiature e macchine su fondo di appoggio non regolare con pericolo di ribaltamento degli stessi e/o del carico/ materiale;
- utilizzo di attrezzi manuali;
- utilizzo di strumentazione portatile e operazioni di controllo all’interno delle linee impiantistiche.

Scivolamento, inciampo e caduta a livello

Si riferisce alle attività lavorative in possibile/potenziale presenza di:

- fondo di appoggio sconnesso e/o in pendenza;
- fondo di appoggio umido/ bagnato;
- ostacoli e/o rifiuti sul piano di calpestio;
- mezzi d’opera, apparecchiature e macchine su cui salire/scendere.

Caduta in profondità

Si riferisce alle attività lavorative in aree con possibile/potenziale presenza di quote diverse da quella del piano di calpestio, nonchè alla potenziale caduta all'interno dei pozzi di captazione in fase di innalzamento o di apertura del pozzo.

Rumore

Rumorosità dell’area di impianto, rumorosità dei mezzi d’opera, delle apparecchiature e delle macchine presenti nell’area, nonchè utilizzo di mezzi d’opera, apparecchiature e macchine.

Vibrazioni

Utilizzo di mezzi d’opera, apparecchiature e macchine per periodi prolungati.

Elettrocuzione

Si riferisce alle attività lavorative che possono riguardare:

- contatti accidentali con apparecchiature o parti in tensione normalmente isolate;
- collegamenti elettrici delle apparecchiature all'alimentazione di rete;
- manutenzione su impianti e quadri elettrici;
- eventuali interventi su parti elettriche attive.

Ustione

Si riferisce alle attività lavorative in possibile/potenziale presenza di:

- incendio per innesco casuale di biogas in pressione;
- incendio per innesco casuale del biogas presente all'interno del pozzo di captazione;
- incendio per innesco casuale del biogas che fuoriesce dal pozzo di captazione durante il sollevamento delle teste di pozzo;
- incendio per innesco casuale di biogas in pressione durante l'apertura di valvole e/o coperchi delle teste di pozzo;
- incendio per surriscaldamento di cavi elettrici;
- contatto con materiale ad alta temperatura durante la saldatura (es. durante l’utilizzo della saldatrice ad estrusione);
- contatto con materiale ad alta temperatura (es. durante l’utilizzo di manicotti elettrici per la realizzazione di giunzioni fra le estremità della tubazione);

- contatto accidentale con parti calde mezzi d’opera, pezzi caldi dei motori.

Incendio

- incendio per innesco casuale del biogas presente nel pozzo di captazione;
- sviluppo accidentale di incendio per presenza di biogas;
- incendio per innesco casuale del biogas che fuoriesce dal pozzo di captazione durante il sollevamento delle teste di pozzo;
- incendio per innesco casuale di biogas in pressione durante l'apertura di valvole e/o coperchi delle teste di pozzo;
- incendio per innesco casuale di biogas in pressione;

- sviluppo accidentale di incendio (es. dalle attività di saldatura, da surriscaldamento cavi elettrici, dall’innesco del combustibile dei mezzi d’opera, dall’innesco dei vapori del combustibile dei mezzi d’opera).

Esplosione

- determinazione di atmosfera potenzialmente esplosiva in seguito ai processi “produttivi” d’impianto;
- determinazione di atmosfera potenzialmente esplosiva in seguito a fuoriuscita accidentale di biogas, presenza di biogas;
- determinazione di atmosfera potenzialmente esplosiva sulla rete biogas e/o alle torce di combustione e/o nei pozzi di captazione;
- innesco casuale di biogas in pressione all'interno dei pozzi di captazione,
- innesco casuale di biogas in pressione durante l'apertura di valvole e/o coperchi delle teste di pozzo;
- esplosione per innesco casuale di biogas in pressione;
- innesco di sostanze volatili e/o polveri da rifiuti (in aerodispersione).

Rischio chimico (vedere appendice E)

Si riferisce alle attività lavorative in possibile/potenziale presenza di:

- sostanze volatili e/o polveri da rifiuti in aerodispersione;
- sostanze chimiche da rifiuti in aerodispersione;
- sostanze chimiche nei gas, vapori e condensa di biogas;
- fumi di saldatura in aerodispersione;
- gas di scarico mezzi d’opera;
- presenza di agenti chimici nei rifiuti.

Rischio biologico

Si riferisce alle attività lavorative che possono riguardare:

- presenza di agenti biologici nei rifiuti;
- esposizione per contatto o inalazione a batteri, virus patogeni, parassiti, funghi produttori di micosi e agenti biologici non microbici;
- gas, vapori e condensa di biogas.

Effetti irritativi e allergizzanti

Si riferisce alle attività lavorative che possono riguardare:

- contatto accidentale con gas, vapori e condense di biogas;
- esposizione a gas e vapori di biogas;
- contatto accidentale con rifiuti.

Radiazioni ionizzanti

Si riferisce alle attività lavorative in ambiente esterno con esposizione ai raggi solari.

Urti, impatti, schiacciamento

Si riferisce alle attività lavorative che possono riguardare:

- caduta del carico e/o del materiale durante la movimentazione, l’installazione, il posizionamento ed il montaggio;
- urto da caduta dell’operatore all'interno del pozzo di captazione;
- contatto accidentale con mezzi d’opera o macchine operatrici in movimento, in transito nelle aree di lavoro;
- contatto accidentale con mezzi d’opera, apparecchiature e macchine aventi parti mobili in movimento.

Investimento

Si riferisce alle attività lavorative in possibile/potenziale presenza di mezzi d’opera o macchine operatrici in movimento, in transito nelle aree di lavoro.

Ambienti sospetti d’inquinamento o confinati (vedere appendice D)

Si riferisce alle attività lavorative in possibile/potenziale presenza di ambienti sospetti di inquinamento o confinati. Il rischio di asfissia è correlabile alla migrazione di volumi di biogas nel corpo discarica poichè il biogas può provocare asfissia in spazi confinati (quali ad esempio pozzi, cunicoli o camere interrate della discarica).

C.3 Rischi ambientali

Si riferiscono principalmente ai processi derivanti dalla degradazione dei rifiuti abbancati in discarica ovvero, per questo specifico caso, ai processi derivanti dalla presenza di biogas di discarica, nonché derivanti dalla progettazione e dalle attività di costruzione degli impianti di captazione ed infine dalla metodologia di gestione di queste installazioni e dei processi correlati:

Intensificazione dell’effetto serra

Dovuto al rilascio in atmosfera di CO2 e, principalmente di CH4 contenuti nel biogas (vedere appendice A).

Il rapporto ‘AR6’ (9) evidenzia come il metano (CH4):

- considerando un orizzonte temporale di 20 ANNI sia caratterizzato da un GWP (Global Warming Potential) 81,2 volte maggiore rispetto a quello dell’anidride carbonica (CO2);
- mentre su un orizzonte temporale di 100 ANNI sia caratterizzato da un GWP 27,9 volte maggiore.

Impatti olfattivi

Il primo disagio che si avverte nei pressi di un impianto discarica è determinato dalle emissioni di odori dovuti alla presenza di alcuni microcomponenti odorigeni nel biogas quali gli esteri, i composti dello zolfo (come l’idrogeno solforato), gli alchilbenzeni, il limonene, i mercaptani, la putrescina, i tiofenili, i tioalcoli, i tioacidi, le poliammine e altri idrocarburi che vengono emessi in atmosfera. Il flusso di biogas non captato diffonde in atmosfera i microcomponenti olfattivamente percepibili e gli agenti metereologici li spostano sul territorio.

In Italia, dal 19 dicembre 2017, con l’introduzione dell’art.272-bis al Testo Unico Ambientale, viene ufficializzato il fatto che le emissioni odorigene rappresentano una forma di emissione in atmosfera e che pertanto possono essere presi provvedimenti, decisioni o misure (tecniche e/o gestionali) per la loro prevenzione e limitazione, introducendo una specifica possibilità per la normativa regionale e per le Autorità Competenti, in sede di autorizzazione, di prevedere misure di prevenzione e limitazione appositamente definite per le emissioni odorigene.

Incendio ed esplosione

La letteratura tecnica evidenzia le caratteristiche di infiammabilità ed esplosività del biogas. La cosiddetta infiammabilità del biogas è dovuta principalmente alla presenza del metano (CH4) e dell’idrogeno molecolare (H2), gas altamente infiammabili ed in grado di formare miscele esplosive in aria entro certi intervalli di concentrazione.

Gli intervalli di infiammabilità/esplosività di metano e idrogeno sono rispettivamente:

- per il metano (CH4) in aria:

- 5 % vol (LFL Lower Flammability Limit)
- 15 % vol (UFL Upper Flammability Limit)
- 5 % vol (LIE Limite inferiore di esplosività)
- 15 % vol (LSE Limite superiore di esplosività)

- per l’idrogeno molecolare (H2) in aria:

- 4 % vol (LFL Lower Flammability Limit)
- 74 % vol (UFL Upper Flammability Limit)
- 4 % vol (LIE Limite inferiore di esplosività)
- 74 % vol (LSE Limite superiore di esplosività)

e la reazione tra il combustibile (CH4, H2) ed il comburente (O2) non è spontanea ma avviene ad opera di un innesco esterno (quale ad esempio una scintilla, una fonte di calore). Tuttavia il campo di infiammabilità del biogas è differente da quello del metano a causa della presenza di gas inerti (principalmente anidride carbonica

e azoto) che modificano il rapporto di infiammabilità descritto per il solo metano. I diagrammi di infiammabilità del biogas variano a seconda del biogas preso in considerazione, poiché ogni biogas è caratterizzato da specifiche macro e micro componenti e da specifiche concentrazioni di queste macro e micro componenti.

Il rischio di esplosione in discarica è latente quanto più la miscela di metano ed aria satura è circoscritta in ambienti confinati (es. quadri elettrici, pozzetti interrati, fosse settiche per lo scarico dei liquami, ecc…) dove il biogas, migrando, si può accumulare.

Fitotossicità

La vegetazione nelle vicinanze del sito di discarica può subire dei danni dovuti principalmente alla deficienza di ossigeno alle radici delle piante laddove avviene la graduale sostituzione del biogas all’ossigeno; la carenza di ossigeno alle radici può causare la morte della vegetazione per asfissia. Altro fattore che può contribuire alla deficienza di ossigeno è la presenza di metano nel biogas, che, sebbene non abbia effetti diretti sulla crescita delle piante, è soggetto a ossidazione batterica da parte dei batteri metanotrofi che richiedono ossigeno sottraendolo dunque alle piante.

C.4 Rischi sinergici dalla combinazione di più tipologie di rischio

Tutti i rischi ambientali evidenziati sino ad ora possono manifestarsi contestualmente ed in concomitanza con rischi professionali.

Per eliminare e, laddove non sia possibile l’eliminazione, ridurre tutti i rischi ambientali e professionali, sono necessarie precauzioni, azioni di monitoraggio e l’applicazione di misure e tecniche mirate. Tra queste azioni riveste importanza fondamentale quella di una captazione efficiente che abbia come obiettivo quello di impedire la dispersione del biogas.

APPENDICE D (informativa)
Ambienti e spazi confinati

Si riporta uno stralcio (10) in merito alle tipologie di ambienti confinati e rischi associati. Si può affermare che nel settore degli ambienti sospetti di inquinamento o confinati non vi sia una definizione univoca di tali ambienti, a causa della loro eterogeneità e della loro non semplice individuazione.

Secondo il documento 80-106/1979 del NIOSH, il National Institute of Occupational Safety and Health (ente Americano responsabile nel condurre ricerche e nel fornire indicazioni ai fini della prevenzione di infortuni e malattie professionali nei luoghi di lavoro), per spazio confinato si deve intendere uno spazio che per conformazione possiede le seguenti caratteristiche:

- ha aperture limitate per l’accesso e l’uscita;
- ha una sfavorevole ventilazione naturale;
- potrebbe contenere agenti chimici pericolosi o permettere il formarsi di atmosfere pericolose;
- non è stato progettato per la permanenza di lavoratori.

Sulla base di tale definizione però, sarebbero da escludere dal computo degli ambienti confinati, quegli ambienti, come le vasche esterne, che non presentano aperture limitate per l’accesso o una delle altre caratteristiche. Le caratteristiche indicate dalla definizione di ambiente confinato del NIOSH, non devono essere considerate tutte e quattro obbligatoriamente presenti ai fini dell’individuazione dell’ambiente confinato.

Ai fini della valutazione dei rischi, la Direttiva NIOSH, fornisce il prospetto D.1 relativo alla classificazione degli spazi confinati, riportando le misure di sicurezza da adottare per le varie situazioni in esame.
[...] 
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