L’odorizzazione dell’idrogeno

-PUBBLIREDAZIONALE-

Come il gas naturale, l’idrogeno è inodore per natura. Ciò può causare situazioni pericolose, ad esempio in caso di perdita. Ecco perché all’idrogeno, proprio come al gas naturale, deve essere aggiunto un cosiddetto odorizzante. In questo articolo diamo uno sguardo più da vicino all’odorizzazione dell’idrogeno. Cos’è esattamente un odorizzante? Quali tipi di odorizzanti esistono? E come facciamo a sapere se un determinato odorizzante è sufficientemente efficace?

Un odorizzante è un composto aggiunto a un gas per renderlo percettibile all’olfatto. In questo modo è possibile individuare rapidamente una perdita e intervenire tempestivamente. Un odorizzante viene solitamente aggiunto al gas solo nelle reti di distribuzione, che operano a pressioni più basse.

Limite di esplosione

L’odorizzazione è fondamentale per la sicurezza del gas naturale e dei gas combustibili in generale. Lo scopo è garantire che l’odore del gas possa essere rilevato ben al di sotto del limite inferiore di esplosione. Il limite esplosivo inferiore è la concentrazione più bassa di un gas (espressa come percentuale di volume) alla quale una miscela gas-aria potrebbe esplodere per accensione. Tale odorizzante deve avere un odore pungente, sgradevole e riconoscibile affinché l’effetto allarmante sia garantito. Il limite inferiore di esplosione del gas naturale è simile a quello dell’idrogeno, attorno al 4% in volume.

Odore caratteristico

Il gas naturale non odorizzato può avere odore. Sebbene il metano (componente principale del gas naturale) sia inodore, nel gas naturale potrebbero essere presenti altri composti odorosi. Ad esempio, gli idrocarburi più grandi in esso contenuti hanno un leggero odore che non è sempre percepito come sgradevole. Potrebbero essere presenti anche piccole quantità di composti dello zolfo, come l’acido solfidrico (H₂S), che ha un odore sgradevole che ricorda la puzza di “uova marce”.

Tetraidrotiofene

Non tutti i tipi di gas naturale sono ugualmente ben odorizzabili. Inoltre, l’odore non è sempre uguale e non sempre viene percepito come sgradevole e allarmante. Ecco perché al gas naturale viene aggiunta una quantità minima di odorizzante, in modo che abbia sempre lo stesso caratteristico odore. In molti Paesi europei (compresa l’Italia) viene utilizzato a questo scopo l’odorizzante tetraidrotiofene (THT), un composto organico contenente zolfo con formula molecolare C₄H₈S (vedi figura 1).

Altri odorizzanti

Oltre al tetraidrotiofene vengono utilizzati anche altri odorizzanti, principalmente composti contenenti zolfo (mercaptani) e loro miscele. In Italia, ad esempio, oltre al tetraidrotiofene viene utilizzata una miscela di mercaptani. L’importante è che il loro odore caratteristico sia riconoscibile dagli utenti che sono abituati; un cambio di odorizzante può far sì che l’odore non venga riconosciuto in caso di perdite con conseguente impatto sulla sicurezza.

Impatto ambientale

Quando il gas naturale viene bruciato, l’odorizzante viene completamente convertito in anidride carbonica, acqua e anidride solforosa; quest’ultima può causare piogge acide. Tuttavia, la quantità di zolfo risultante dall’aggiunta dell’odorizzante è molto piccola in quanto la concentrazione di odorizzanti nel gas naturale è di qualche milligrammo ogni metro cubo. Per questo motivo, l’impatto degli odorizzanti sulle emissioni di anidride solforosa e di conseguenza sulle piogge acide è poco rilevante.

Odorizzanti senza zolfo

Nonostante l’influenza limitata degli odorizzanti sulle emissioni totali di anidride solforosa, negli anni ’90 è emersa la necessità di un odorizzante privo di zolfo per contribuire, seppur limitatamente, a contenere il fenomeno delle piogge acide. Gli odorizzanti senza zolfo sono interessanti anche perché i composti contenenti zolfo sono generalmente dannosi per i processi catalitici. Il gas naturale per utenze industriali generalmente non viene odorizzato, ma deve essere pulito e liberato da contaminanti, compresi i composti odorigeni, che possono influire negativamente sui processi. Parlando di idrogeno, le celle a combustibile sono particolarmente sensibili ai contaminanti contenenti zolfo in misura variabile a seconda del tipo di cella; anche in questo caso, il gas deve essere purificato dai contaminanti prima di entrare nelle cella a combustibile.

Impurità di zolfo

Il requisito più importante di un odorizzante è che la maggior parte degli utenti sia in grado di percepirne l’odore, riconoscerlo come sgradevole ed associarlo ad una fuga di gas combustibile. Inoltre, è anche importante che l’odorizzante non abbia effetti dannosi sull’uomo e sull’ambiente. Poiché molti processi catalitici, comprese le celle a combustibile, non sono molto tolleranti nei confronti dei contaminanti solforati, sarebbe importante che un odorizzante per idrogeno non contenga zolfo. È sicuramente possibile rimuovere i contaminanti, compresi gli odorizzanti, prima dell’accesso in un processo catalitico o in una cella a combustibile; tuttavia sarebbe un vantaggio se gli odorizzanti utilizzati con l’idrogeno non contenessero zolfo.

THT per ora

I primi esperimenti mostrano che c’è poca differenza tra l’odore di un odorizzante nell’idrogeno e l’odore dello stesso odorizzante nel gas naturale. Tuttavia, componenti in tracce come idrocarburi superiori, composti aromatici e composti solforati possono influenzare leggermente l’odore percepito. Se adesso venisse messa in servizio una rete di distribuzione per l’idrogeno, sarebbe logico utilizzare il THT perché gli utenti sono già abituati a questo odore caratteristico e lo associano al pericolo e ad una possibile fuga di gas combustibile.

Esperimenti

A lungo termine, sarebbe meglio sviluppare un odorizzante privo di zolfo che non sia dannoso per il funzionamento degli apparecchi a combustione, dei motori a gas, delle celle a combustibile e dei processi industriali che utilizzano l’idrogeno come materia prima. Gli esperimenti hanno dimostrato che purtroppo l’unico odorizzante privo di zolfo attualmente utilizzato per il gas naturale è comunque in grado di compromettere il funzionamento delle celle a combustibile polimeriche (PEM FC). Ci sono dubbi anche sul fatto che questo odorizzante sia sufficientemente riconoscibile come odore di gas, aspetto che ne riduce l’efficacia e la sicurezza finale degli utenti. C’è quindi ancora molto lavoro da fare prima che sia disponibile sul mercato un odorizzante che soddisfi tutti i requisiti applicabili.

Scelta responsabile

Per una scelta responsabile di un futuro odorizzante bisognerà rispondere positivamente alle seguenti domande:

• L’intensità dell’odore è sufficiente?

• L’odore viene percepito come sgradevole e caratteristico?

• L’odorizzante è stabile?

• I tubi in plastica e gli altri componenti della rete sono inerti nei confronti dell’odorizzante?

• L’odorizzante è idoneo per non danneggiare le strutture, gli apparecchi a combustione e le celle a combustibile?

• L’odorizzante è efficace e sicuro nel terreno in caso di fuga di gas nel sottosuolo?

Test

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Inoltre, Kiwa Technology ha esperienza nella progettazione e costruzione di apparecchiature di prova per determinare le proprietà dei gas e degli odorizzanti nel suolo e dispone di una propria rete di distribuzione interna dell’idrogeno su cui effettuare numerose sperimentazioni, dimostrazioni e corsi di formazione.

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