Silice (SiO2) e polvere di silice

Scopri con noi la natura di questo composto, gli effetti sulla salute e le modalità di trattamento

La silice (detta anche diossido di silicio o anidride silicica) è un composto formato da silicio (Si) e ossigeno (O). In particolari condizioni, questi due elementi chimici, possono infatti legarsi dando origine al gruppo dei minerali della silice (SiO2).

L’obiettivo di questo articolo è quello di fornirti maggiori informazioni su questa sostanza minerale tra le più comuni in natura, ma che può rappresentare un grave rischio per l’ambiente e per la salute.

Natura della silice

Polvere di silice

La silice è un composto del silicio (Si) che puro si presenta come una polvere cristallina bianca, ma che si può trovare in diverse forme:

  • idrata (terra di diatomee o farina fossile);
  • anidra (pietra pomice, silice fusa, vetro di quarzo);
  • cristallina (quarzo, tridimite e cristobalite)

In esse la disposizione interna degli atomi di silicio e di ossigeno può assumere un andamento regolare o disordinato. Nel primo caso si parla di silice libera cristallina, mentre nel secondo di silice libera amorfa (idrata e anidra).

Tra queste diverse forme, lo stato fisico più comune in natura è quello solido cristallino in quanto la silice è presente in molti minerali che, insieme all’ossigeno, costituiscono circa il 75% della crosta terrestre. Essa è infatti presente nelle rocce granitiche e sedimentarie (ad esempio sabbia, radiolariti e quarzareniti), nel marmo e in  vari minerali allo stato grezzo (come gesso e quarzo). Quest’ultimo è il costituente primario di molte rocce vulcaniche, sedimentarie e metamorfiche e rappresenta la forma più comune di silice libera cristallina presente in natura. Cristobalite e tridimite sono invece più rare, ma sono presenti nei prodotti impiegati dalle industrie.

Effetti sulla salute

Le forme cristalline della silice, oltre ad essere quelle più diffuse in natura, sono anche quelle maggiormente analizzate perché più pericolose per la salute e responsabili di patologie a carattere invalidante.

I minerali e le rocce sopra descritti infatti, non rappresentano alcun tipo di problema fino a che restano integri, ma non si può dire lo stesso quando sono soggetti a lavorazioni. In questo caso le operazioni di taglio, macinazione frantumazione e simili, producono polveri che se inalate danneggiano il tessuto polmonare creando gravi danni alla salute.

Tra le malattie causate dall’inalazione di queste polveri, la più diffusa è la silicosi: malattia dei polmoni responsabile di granulomatosi polmonare (presenza di granulomi nei polmoni) e fibrosi polmonare (cicatrizzazione del tessuto polmonare che si interpone tra gli alveoli). Le persone più a rischio di contrarre questa malattia sono:

  • coloro che lavorano nelle miniere e nelle cave entrando in contatto con minerali, rocce, granito e sabbia;
  • operai di acciaierie, fonderie e cementifici;
  • ceramisti e vetrai.
lavorazione acciaio

A seconda della durata dell’esposizione alle polveri di silice e alle quantità inalate, la silicosi si può manifestare in forme più o meno gravi che vanno da quella cronica (forma più comune che insorge dopo un’esposizione di 15-20 anni a bassi livelli di silice) a quella acuta (si manifesta dopo l’inalazione di elevati livelli di polvere di silice, anche solo per pochi anni).

I principali sintomi di questa malattia sono problemi respiratori, febbre e bronchite ma ci sono diverse complicazioni della silicosi che, spesso, hanno esito letale.

Tra i fattori che influenzano l’insorgere della malattia, abbiamo:

- tipo e frequenza di lavorazione;

- materiali utilizzati;

- sistemi di controllo e abbattimento della polvere

Approfondiamo insieme quest’ultimo aspetto.

Tecnologie per il trattamento della silice

Fino a questo momento abbiamo analizzato la natura della silice e gli effetti negativi che può avere sulla salute umana, ma come si può intervenire per risolvere questa problematica?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo tenere in considerazione due fattori:

  • la concentrazione e le dimensioni della polvere di silice

  • la natura abrasiva dell’inquinante

Le polveri di silice possono avere diverse dimensioni a seconda della tipologia di lavorazione e quindi potrebbero essere trattate con tutte le tecnologie che risultano idonee per un efficace abbattimento, quali:

Sabbiatura dei metalli

Quanto sopra descritto può essere esemplificato prendendo come riferimento il processo di sabbiatura dei metalli. Questa operazione viene effettuata per ripulire le superfici di acciaio prima della fase di verniciatura e prevede l’utilizzo della sabbia silicea. Quest’ultima, essendo di  natura abrasiva, permette la rimozione della ruggine, delle vernici precedenti e delle altre sostanze estranee. La sabbiatura però comporta la dispersione nell’ambiente di particelle di polvere che, se inalate, possono danneggiare gravemente la salute degli operatori. 

Per questo motivo, è consigliabile predisporre un adeguato sistema di captazione ed abbattimento che, tramite le fasi di seguito riportate, sia in grado di sanare l’ambiente di lavoro:

  • captazione= le polveri vengono aspirate direttamente alla fonte tramite l’utilizzo di cappe aspiranti;

  • pre-abbattimento= le particelle grossolane captate nella fase precedente vengono pre-abbattute mediante cicloni - multicicloni separatori;

  • filtrazione = le polveri fini e ultrafini vengono abbattute tramite l’utilizzo di appositi filtri.

Come abbiamo visto, le modalità di trattamento delle polveri di silice variano a seconda delle lavorazioni e della granulometria dell’inquinante prodotto, ma risulta fondamentale anche tenere in considerazione la natura abrasiva della silice. Questa caratteristica fa sì che tutto il sistema impianto debba essere realizzato con tubazioni di maggior spessore in grado di resistere al processo di abrasione. Nel dettaglio, maggiore attenzione deve essere riservata alla progettazione delle curve ed alle variazioni di percorso in quanto il fattore abrasivo si evidenzia nella fascia esterna, accentuando il rischio di usura delle stesse.

Tecnosida progetta i propri impianti di aspirazione polveri di silice con vari accorgimenti onde evitare questo fenomeno di abrasione. In particolare, le pareti interne dei vari componenti (cicloni, multicicloni, filtri e tutte le tecnologie idonee a questa applicazione), possono essere ricoperte con gomma para anti-abrasione o realizzate direttamente con specifica lamiera creusabro. La prima è una gomma molto resistente in grado di proteggere i componenti  dal fattore abrasivo della silice, mentre la seconda è una specifica lamiera caratterizzata da una durata che supera di otto volte quella dell’acciaio di tipo Fe430.

Gomma para

Questa differenza di resistenza è dovuta al fatto che la matrice della lamiera in questione presenta microcarburi durissimi che la rendono eccezionalmente resistente all’abrasione.

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