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Petrolio, carbone, gas naturale. Tutte queste fonti hanno lunghi periodi di rigenerazione molto superiori ai tassi di consumo che ne condizioneranno l’uso attuale e futuro.

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Caratteristiche delle "maree nere" e loro impatto ambientale - Ugo Bilardo -

Per quanto riguarda il primo aspetto, esiste un'ampia gamma di gradi di tossicità sia per i greggi che per i prodotti.

Gli effetti più gravi, sperimentati su piante e animali, riguardano composti con basso punto di evaporazione, pressione di vapore saturo, in particolare la componente aromatica.

Gli olii pesanti, per altro verso, possono ricoprire completamente un litorale e uccidere, soffocandoli, gli organismi attraverso il semplice impatto fisico (smothering) anche se in generale sono relativamente meno tossici degli oli leggeri, i quali, specie se concentrati in un area ristretta, possono causare effetti devastanti.

La permanenza in mare e l'ESPOSIZIONE agli elementi atmosferici riduce la tossicità; quindi un oil spill che raggiunga la costa rapidamente sarà in generale più dannoso per la vita costiera di un versamento analogo che prima di giungere a riva sia stato sottoposto per diversi giorni all’azione degli agenti fisici in mare (weathering).

D’altra parte, però, una prolungata ESPOSIZIONE del greggio alle azioni degli agenti atmosferici può produrre anche diversi inconvenienti, quali la formazione di emulsioni stabili acqua-olio (mousse, mousse chocolat), che resistono alla degradazione e aumentano il volume del versamento.

Gli olii sono generalmente classificati come greggi e prodotti raffinati in base alla loro densità, alla viscosità e ad altri parametri fisici significativi in relazione a particolari USI FINALI.

Riferendoci alle conseguenze di un versamento, questo tipo di classificazione risulta di limitata importanza: il comportamento di un greggio può infatti essere molto simile a quello di un particolare prodotto raffinato e molto diverso da altri greggi, mentre la viscosità ed altre proprietà possono variare notevolmente a causa dei processi di alterazione che l'olio versato subisce.

Poiché, tuttavia, la modalità di spandimento e evaporazione varia anche in relazione alle caratteristiche degli olii minerali, la loro conoscenza e classificazione può contribuire a meglio prevedere il comportamento dei versamenti in mare e di conseguenza alla adozione del tipo di intervento più adatto.

Tale conoscenza, non essendo ancora disponibili gli strumenti per prevedere in maniera soddisfacente l'evoluzione dei processi di alterazione degli olii (si veda più avanti), è il punto di partenza per la costruzione di modelli empirici relativi al comportamento dei versamenti.

È a tal fine largamente usata una classificazione degli olii in 4 grandi gruppi, caratterizzati da un diverso grado di persistenza.

La stessa complessità delle interazioni con l’ambiente circostante (l’acqua, l’atmosfera, la natura sabbiosa o rocciosa delle coste e dei fondali, etc) può essere esaltata dalle proprietà chimico-fisiche e dalle caratteristiche intensive del greggio (eventualmente anche dei prodotti), che a loro volta dipendono dalle condizioni di pressione e temperatura dominanti, queste ultime strettamente correlate alle condizioni atmosferiche e oceanografiche (vento, moto ondoso, precipitazioni, maree, etc).

La capacità di previsione della sequenza evolutiva degli equilibri dinamici che possono instaurarsi in tale contesto dovrà tenere conto, in primo luogo, anche delle variazioni di composizione (frazionamento per evaporazione, condensazione, solidificazione), cui andrà soggetta la miscela di idrocarburi che all’atto del versamento in mare costituiva il greggio o il prodotto in fase liquida.

Sotto questo aspetto, un approccio sistematico non può che partire dalla classificazione merceologico-commerciale della miscela stessa, che poi si identifica con il modello composizionale del greggio o del prodotto, anche in relazione ai processi, rispettivamente di raffinazione o di conversione energetica, che andrà ad alimentare.

I greggi (anche petrolio, crude oil nella versione inglese) sono miscele complesse di idrocarburi, non miscibili con l’acqua, la cui classificazione merceologica si basa tradizionalmente sulla loro "API gravity", secondo un sistema di gradazione elaborato dall’American Petroleum Institute (°API) e internazionalmente accettato, che consente di definire convenzionalmente le seguenti classi di greggio:

  • greggi leggeri: se °API è maggiore di 31,1 (peso specifico del greggio minore di 870 Kg/m3);
  • greggi medi: se °API è compreso tra 31,1 e 22,3 (peso specifico del greggio compreso tra 870 e 920 Kg/m3);
  • greggi pesanti: se °API è compreso tra 22,3 e 10 (peso specifico del greggio compreso tra 920 e 1000 Kg/m3);
  • greggi extra-pesanti: se °API è minore di 10 (peso specifico del greggio maggiore di quello dell’acqua).

Altro parametro caratteristico del greggio è la sua densità relativa o specific gravity = rapporto tra i pesi di volumi uguali, rispettivamente, dell’olio e dell’acqua alla temperatura standard di riferimento (60 °F = 15,5 °C).

Molti oli hanno densità relativa inferiore all’unità e sono, quindi, più leggeri dell’acqua e, in particolare, dell’acqua di mare che ha una densità relativa pari a circa 1,025.

Il galleggiamento dell’olio in mare e la sua progressiva modificazione di fase, composizionale e nei valori di viscosità (anche per effetto della temperatura) sono le circostanze che condizionano, insieme alle condizioni ambientali in cui esso si svolge (vento, moto ondoso, correnti, etc.) lo spandimento (spreading) dei versamenti.

Tra i fattori evolutivi citati la viscosità, con cui si misura la resistenza di un fluido al moto sia in fase liquida che in fase gassosa, assume particolare importanza.

Con particolare riferimento alla fase liquida, cioè al greggio, la viscosità è funzione inversa della temperatura, per cui l’abbassamento di temperatura, che generalmente consegue al versamento di olio in mare, comporta un aumento di viscosità che, in relazione alle variazioni di composizione della miscela, può essere anche molto vistoso.

In relazione a quanto detto, la celerità con cui ha luogo lo spandimento degli oil spills dipende, oltre che dal volume implicato nell’incidente, dalla sua viscosità iniziale e dalle sue evoluzioni, verificandosi il più rapido spandimento per oli con le più basse viscosità.

Sono molti gli esempi di spills di greggi leggeri che hanno dato luogo a spandimenti, anche uniformi, su vari chilometri quadrati in poche ore e su diverse centinaia di chilometri quadrati in pochi giorni, limitando tra l’altro in questo modo le possibilità di un efficace clean-up nell’area interessata.

Ma si tratta di circostanze particolari, in quanto nella assoluta generalità dei casi, il gioco congiunto dei fattori fluidodinamici e delle condizioni ambientali (moto ondoso, maree, correnti, etc) conduce ad esiti di spandimento assai diversificati e, comunque, di rado a spandimenti uniformi.

L’esperienza più diffusa riguarda processi di spandimento che, a partire da un nucleo iniziale coeso e in progressivo allargamento, comincia a rompersi e disaggregarsi in corrispondenza delle parti in cui si manifesta una più alta viscosità o la presenza di solidi.

La densità relativa e la viscosità non sono le sole proprietà fisiche che influiscono sul comportamento e sulla persistenza sotto varia configurazione di un greggio versato in mare, in quanto intervengono anche indicatori di comportamento termodinamico e altri parametri, tutti dipendenti dalla composizione della miscela di idrocarburi di cui è costituito il greggio: tra questi, la temperatura di scorrimento (pour point) del greggio e le caratteristiche di distillazione frazionata.

Per "punto di scorrimento" si intende la più bassa temperatura alla quale un olio rimane scorrevole; tale valore della temperatura è funzione del contenuto in "cere", paraffine ed asfaltene dell’olio, ovvero del range di componenti a più alto peso molecolare.

Nel corso di un generico processo di raffreddamento di un olio, è possibile individuare un primo valore di temperatura (cloud point) in corrispondenza del quale i componenti dell’olio che vanno sotto il nome di "cere" (wax) cominciano a formare strutture cristalline, che si traducono in fattori di ritardo nelle modalità di efflusso, fino a quando dalla fase liquida si passa ad una fase semi-solida una volta raggiunto il pour point.

Si può citare come esempio il caso del greggio Bonny Light nigeriano (°API 34,6; gravità specifica media a 15 °C pari a 0,85; contenuto in cere = 13%; pour point = 12 °C), un buon greggio leggero che, passando dalla temperatura media del serbatoio di un tanker (30 °C) a 20 °C, manifesta un moderato aumento della viscosità (qualche cStokes), aumento che però diventa esponenziale al di sotto dei 20 °C, fino a quando a 12 °C la viscosità è talmente alta (prossima a 10.000 cStokes) che il greggio non è più fluido e scorrevole.

Per contro, il greggio leggero saudita Arabian Super Light (°API 48,5, viscosità a 15,5 °C = 2-3 cStokes) ed il greggio pesante venezuelano Merey (15,7 °API, viscosità a 15,5 °C = 5.000 cStokes) presentano una temperatura di scorrimento rispettivamente -29 °C e -18 °C.

Tratto dal Libro: "Traffico Petrolifero e Sostenibilità Ambientale".
Co-Autore Dott. Giuseppe Mureddu