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Tecnologia laser per salvaguardare l'ambiente

In che modo le tecnologie digitali possono concretamente supportare le imprese coinvolte nell'estrazione, nella raffinazione e nel trasporto di sostanze di origine fossile, per contenere l'impatto che questo tipo di produzione ha sull'ambiente?

Il problema principale è monitorare la situazione e intercettare eventuali sversamenti di materiali inquinanti. Una soluzione mirata a identificare in modo rapido ed efficiente le dispersioni di gas naturale nell'aria e nell'acqua viene da ABB. Ce l'ha illustrata Andrea Vaj, Service Product Manager, Divisione Measurement & Analytics ABB Italia.

"Per questo tipo di applicazioni e attività ABB propone una soluzione per la determinazione delle dispersioni del gas naturale, una tecnologia in parte consolidata e in parte di nostra ingegnerizzazione, che permette di avere tutta una serie di vantaggi, a livello di accuratezza, selettività e rapidità estremamente elevati.

La suite ABB Ability Natural Gas Leak Detection si basa su un'esclusiva tecnologia brevettata di assorbimento laser chiamata Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy (OA-ICOS), ha una costruzione robusta, pensata sin dall'origine per essere utilizzata in luoghi remoti, disagiati, in condizioni anche molto complicate e, pur essendo una tecnologia laser, è particolarmente insensibile all'allineamento interno di componenti.

Il congegno, infatti, è formato da un cilindro cavo in acciaio, agli estremi del quale sono posti due specchi concavi che hanno una riflettanza non completa, ma pari o leggermente superiore al 99,99999%. Quindi la trasmittanza è notevolmente ridotta. Il laser invia il proprio segnale all'interno di questa cavità e rimbalza all'interno dei due specchi che consentono di seguire un percorso particolarmente lungo. Questo ci permette di avere una selettività abbastanza elevata, perché avendo percorsi che variano da uno a parecchi chilometri, è necessario poter contare su una grande flessibilità. La sensibilità ultra elevata rileva i contaminanti a livelli di ppt/ppb."

Le situazioni in cui si richiede un'intervento di detection di questo tipo possono essere molto diverse tra di loro e per ognuna di esse è necessario un approccio adeguato.

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Le situazioni in cui si richiede un'intervento di detection di questo tipo possono essere molto diverse tra di loro

"Gli analizzatori ABB Ability, infatti, sono tre: una versione portatile che chiamiamo back-pack, si mette in spalla e la si porta in giro, per cercare eventuali dispersioni in un impianto o lungo una rete di distribuzione del gas; poi esiste uno strumento leggermente più grande che si monta a bordo di un'auto e che serve per fare la prelocalizzazione delle dispersioni determinate da perdite che possono essere sulla rete di distribuzione che passa sotto la strada; una via di mezzo tra lo strumento portatile e quello veicolare è quello montato su un drone che serve, con una logica top down, per verificare quali sono le emissioni di metano nell'aria.

MicroGuard, il dispositivo portatile, dispone di un sensore particolarmente preciso e veloce, di una bacchetta di campionamento pieghevole integrata, di un Phablet rinforzato con interfaccia utente tramite app Android e di GPS ad alta precisione (sub-metro).

Mobile Guard, ovvero il dispositivo integrato su un'auto consente stime rapide e affidabili della posizione e delle dimensioni della perdita (tasso di emissione) durante la guida, identifica la fonte di emissione (termogenica vs biogenica) e non necessita di nessun tipo di riscaldamento si avvia in due minuti.

HoverGuard, ovvero il drone, infine, è in grado di determinare le perdite lontano dalla fonte e di effettuare misurazioni precise durante il volo ad alta velocità, il tutto con un'elevata risoluzione spaziale e comunicando in volo tramite WiFi. Una delle peculiarità della nostra strumentazione è che utilizza una piattaforma software Cloud- based, molto intuitiva e facilmente configurabile. L'operatore può consultare in tempo reale una mappa georeferenziata, i risultati dei rilevamenti - quantità e qualità delle sostanze rilevate -e la diagnostica di ogni strumento. Il tutto attraverso un'interfaccia estremamente user-friendly. Inoltre, tutti i dati, oltre che risiedere in locale, sono immagazzinati e condivisi sul cloud e questo ha un grosso vantaggio perché indipendentemente da dove viene svolto il rilevamento, il back office ha accesso in tempo reale ai dati, tramite cloud e di proprietà del cliente, per creare uno storico e fare analisi comparate nel tempo."

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Il drone è in grado di determinare le perdite lontano dalla fonte e di effettuare misurazioni precise durante il volo ad alta velocità

Come ci ha spiegato Valerio Pazzini, Service Manager ABB Measurement Analytics Italia, le soluzioni ABB Ability Natural Gas Leak Detection trovano applicazione non soltanto in caso di messa in sicurezza di reti di trasporto e distribuzione danneggiate, nel controllo dello stato di salute della rete e nella rilevazione in aria di emissioni di metano.

"Senza dimenticare l’elevato rischio e le conseguenze legate alle fughe di gas, oggi bisogna anche considerare il duplice aspetto ambientale legato allo spreco di preziose risorse naturali e all’emissione in atmosfera di gas inquinanti. Negli ultimi due secoli, le concentrazioni di metano nell'atmosfera sono più che raddoppiate, in gran parte a causa delle attività umane.

Infatti, un altro interessantissimo ambito applicativo per questo tipo di tecnologia è legato al sempre più gravoso problema dei pozzi abbandonati. Difficile quantificarli, ma questi siti dismessi, dislocati potenzialmente in ogni continente, costituiscono una minaccia immediata per il territorio nel quale si trovano e in generale per il pianeta, perché continuano a immettere nell'atmosfera quantità ignote di gas inquinanti.

Con l’aiuto della tecnologia ABB, organizzazioni come la Well Done Foundation, una non-profit impegnata a chiudere i pozzi abbandonati di petrolio e di gas negli USA, sono ora in grado di rilevare le perdite dei pozzi e, una volta fermate, possono continuare a monitorare i siti per assicurarsi che non emettano più i dannosi gas serra."

Secondo le stime dell’EPA (United States Environmental Protection Agency), le emissioni di metano di oltre 2 milioni di pozzi inattivi e non chiusi, di cui i pozzi “orfani” costituiscono solo una parte, vanno da 7 a 20 milioni di tonnellate metriche di CO2 equivalente ogni anno (all’incirca le emissioni di 2-5 milioni di automobili). Secondo l’Environment Defense Fund, il metano ha una potenza di riscaldamento più di 80 volte superiore rispetto all’anidride carbonica nei primi 20 anni dal momento in cui raggiunge l’atmosfera.

Secondo le stime dell’Environment Defense Fund, 14 milioni di americani abitano entro un miglio di distanza da un pozzo abbandonato.