Polveri: loro natura, loro effetti sulla salute e come filtrarle

Origine, natura, caratteristiche fisiche/chimiche e tecnologie per il trattamento delle polveri

Questo articolo ha l’obiettivo di approfondire la tematica delle polveri analizzandone l’origine, le caratteristiche e gli effetti sulla salute. Come sappiamo, esse rientrano tra i principali inquinanti presenti nella nostra atmosfera, ma se volessimo dare una definizione di “polvere” quali parole dovremmo utilizzare? Per rispondere a questa domanda, partiamo con il dire che

Definizione di polvere

Si definisce polvere una miscela di particelle aerodisperse caratterizzate da dimensioni che variano da 1 a 100 micron (μm).

Queste particelle possono avere origini differenti, ovvero possono risultare da due diverse tipologie di fonti:

Particolato
  • Fonti primarie: emissione diretta in atmosfera del particolato. In questo caso possono avere sia un’origine naturale (eruzioni vulcaniche, autocombustione delle foreste, pollini…) sia antropica (traffico, processi industriali, riscaldamento…);
  • Fonti secondarie: derivano dalla condensazione e successiva trasformazione in aerosol di molecole presenti in fase gassosa. In questo caso abbiamo la formazione di particelle di piccola granulometria che derivano anche dalla trasformazione chimica del particolato. A titolo esemplificativo possiamo citare biossido di zolfo, ammoniaca, monossido di azoto etc.

Le polveri originate da processi antropici derivano in dettaglio da moltissime operazioni, tanto che è impossibile una loro elencazione esaustiva. 

Fra le principali citiamo:

  • Operazioni di stoccaggio, movimentazione, trasporto pneumatico, miscelazione, pesatura e confezionamento di materiali solidi pulverulenti;
  • Operazioni di levigatura, sabbiatura, smerigliatura, carteggiatura, bordatura, taglio di superfici di vario tipo e materiale;
  • Operazioni tipiche dell'industria dei polimeri, degli elastomeri e dei termoindurenti;
  • Operazioni di fusione di materiali metallici, vetrosi e di altro tipo;
  • Operazioni di combustione di materiale solido e rifiuti;
  • Operazioni di verniciatura con prodotti in polvere;
  • Operazioni di essiccazione di materiale solido o assimilabile;
  • Operazioni di ossitaglio, di taglio al plasma, di taglio laser;
  • Operazioni di pulizia meccanica superficiale;
  • Operazioni di saldatura

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Distribuzione granulometrica e caratteristiche fisiche-chimiche delle polveri

Per identificare le particelle si usano generalmente due differenti convenzioni:

  • classificazione dosimetrica: basata sulla capacità delle polveri di penetrare nelle differenti parti dell'apparato respiratorio;
  • classificazione modale:  si basa sui meccanismi di formazione e sulla distribuzione (per ampiezza). È la modalità più utilizzata e, semplificando, prevede due frazioni principali dette “fine” e “grossolana”. Nella prima sono contenute tutte le particelle con diametro aerodinamico inferiore a 2÷2,5 μm, mentre nella grossolana quelle con diametro aerodinamico maggiore.

Relativamente alle dimensioni delle particelle, si parla spesso di granulometria o di distribuzione granulometrica. Questi sono strumenti e diagrammi risultanti da prove di vaglio specifiche, che rappresentano in modo preciso l'andamento dimensionale delle polveri contenute in un campione (di gas esausti da processo industriale, ad esempio). 

Le dimensioni medie delle polveri influiscono direttamente su vari rilevanti aspetti quali:

  • capacità di propagare la fiamma;
  • comportamento in relazione a forze fisiche (es. forza centrifuga, forza di gravità...)
  • inalabilità: le polveri fini sono inalabili e possono entrare direttamente nel tessuto sanguigno (sotto determinate dimensioni), mentre polveri medie e grossolane sono trattenute negli apparati più esterni del sistema respiratorio umano ed animale. Approfondiremo questo aspetto nella sezione successiva dedicata agli effetti sulla salute

Anche le caratteristiche chimiche delle polveri influiscono su diversi aspetti rilevanti:

  • incendiabilità ed esplosività delle polveri stesse: in determinate condizioni le polveri devono essere trattate e gestite utilizzando apparecchiature certificate secondo specifiche normative di riferimento (leggi il nostro articolo sulla direttiva ATEX per ulteriori approfondimenti);
  • La tossicità che taluni composti mostrano rispetto ad altri. 

Polvere: effetti sulla salute

Per quanto riguarda la salute umana ed animale, possiamo affermare che le polveri hanno effetti diversi a seconda dell’origine (naturale o antropica) e delle dimensioni delle polveri.

Generalmente il rischio sulla salute viene calcolato prendendo in considerazione la possibilità che le particelle hanno di penetrare nell’apparato respiratorio.

Come si può immaginare, questo fattore è determinato dalle dimensioni delle polveri. In particolare:

  • Particolato grossolano – particolato sedimentabile di dimensioni superiori ai 10 µm generalmente derivanti dall’erosione o da processi industriali. Vengono depositate al suolo in tempi abbastanza brevi e non sono in grado di penetrare nel tratto respiratorio superando la laringe, se non in piccola parte;
  • PM10 – particolato formato da particelle inferiori a 10 µm (cioè inferiori a un centesimo di millimetro). È una particella toracica, ovvero in grado raggiungere  la trachea e i bronchi. Le particelle fra circa 5 e 2,5 µm si depositano prima dei bronchioli;
  • PM2,5 – particolato ultrafine con diametro inferiore a 2,5 µm (un quarto di centesimo di millimetro). È una polvere respirabile, cioè in grado di penetrare profondamente fino a raggiungere gli alveoli e attraverso questi trasmettersi nel sangue.
Penetrabilità particolato

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Le particelle con diametro aerodinamico inferiore o uguale ai 10 μm e quelle inferiori o uguali a 2,5 μm, a causa dei loro effetti sulla salute, sono l’oggetto della maggior parte degli studi sull’inquinamento atmosferico. Esse sono caratterizzate da lunghi tempi di permanenza in atmosfera e possono quindi essere trasportate a distanze anche molto grandi dal punto di emissione, aumentando gli effetti negativi sulla salute. Questi ultimi variano a seconda delle tipologie delle polveri, delle caratteristiche chimiche e della quantità inalata. Nella tabella di seguito riportiamo alcune malattie più o meno gravi legate all'inalazione delle polveri.

  Caratteristiche Malattie
Asbesto o amianto

Insieme di minerali che per diventare amianto subiscono processi idrotermali. A causa della loro tossicità in molti Paesi ne è stata vietata la lavorazione e la vendita

Asbestosi: malattia cronica dei polmoni

Carcinoma polmonare: tumore ai polmoni

Silice

Composto del silicio (Si) che puro si presenta come una polvere cristallina bianca. È responsabile di patologie invalidanti

Silicosi: malattia cronica dei polmoni legata all’inalazione del silicio

Talco

Sostanza di classe 2B considerata potenzialmente cancerogena per l’uomo

Talcosi: malattia cronica dei polmoni legata all’inalazione del talco

Polveri di metalli quali cadmio e berillio

Metalli pesanti ritenuti prevalentemente tossici

Pneumopatia: infiammazione tessuti polmonari o bronchioli

Polveri di metalli quali ferro e stagno

Metalli pesanti con potenziale tossicità

Pneumoconiosi benigna: polveri innocue che si depositano nei polmoni senza causare danni ai tessuti polmonari

Piombo, mercurio, cromo...

Polveri tossiche che possono danneggiare i polmoni o penetrare nel flusso sanguigno

Avvelenamento

Nel paragrafo successivo vedremo insieme quali sono le tecnologie che permettono di trattare le polveri emesse nei processi industriali.

Tecnologie per la cattura delle polveri disperse in un flusso aeriforme: i filtri

Al fine di limitare le concentrazioni di polveri presenti in un flusso aeriforme e di rientrare all'interno di limiti normativi, puoi ricorrere all'utilizzo di una serie di tecnologie per il trattamento ed abbattimento di polveri

Abbiamo preparato un articolo specificatamente dedicato alle tecnologie per l'abbattimento delle polveri, ti consigliamo di procedere alla lettura, se l'argomento è di tuo interesse.

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