Analisi al carbonio-14 e metodo di dissoluzione selettiva a confronto

  • Il metodo di dissoluzione selettiva non è applicabile a molti campioni
  • L’analisi al carbonio-14 non è in alcun modo limitata dalla biodegradabilità del campione, al contrario del MDS
  • Beta Analytic effettua test EN 15440, e non tratta il MDS

La necessità di distinguere tra frazione biogenica e frazione fossile delle emissioni di anidride carbonica divenne evidente con la comparsa del mercato delle emissioni di CO2, non solo in Europa ma anche in Nord America e in altre parti del mondo. I governi e le industrie devono rispettare le normative che impongono un tetto alle emissioni annue di CO2 e di conseguenza hanno bisogno di conoscere la frazione biogenica dei combustibili che bruciano, anche al fine di usufruire degli incentivi. Questi sforzi mirano a mitigare i cambiamenti climatici globali riducendo le emissioni di gas serra in tutto il mondo.

Determinare la frazione biogenica dei combustibili era difficile per gli impianti industriali che usavano miscele o combustibili eterogenei come i combustibili solidi secondari (CSS) o i combustibili derivati dai rifiuti (CDR). Diversi metodi furono sviluppati per fare fronte a questo problema. Uno dei primi metodi sviluppati per misurare la frazione biogenica delle miscele di combustibili fu il metodo di dissoluzione selettiva.

Determinazione della biomassa nei CSS

I combustibili solidi secondari o combustibili derivati dai rifiuti sono combustibili solidi prodotti a partire da rifiuti non pericolosi ed usati per il recupero di energia negli inceneritori e nei coinceneritori. Possono essere scarti domestici o provenire da impianti commerciali ed industriali, e sono utilizzati in sostituzione dei combustibili fossili nei cementifici, nelle centrali elettriche e nelle caldaie industriali.

Il mandato del 2002 della Commissione Europea al Comitato Europeo di Normazione (CEN) descrive i CSS come “costituiti da una varietà di materiali, alcuni dei quali, anche se riciclabili, potrebbero trovarsi in forma tale da non rendere il riciclaggio la soluzione ottimale dal punto di vista ecologico”. Se da un lato i materiali raccolti e/o separati e preparati in forma riciclabile non devono essere considerati CSS, i materiali riciclabili non devono comunque essere esclusi dai CSR perché tale esclusione potrebbe portare allo smaltimento di questi materiali e allo spreco delle risorse presenti in essi”.

Questo mandato del 2002 ha portato allo sviluppo, da parte del CEN, di una specifica tecnica denominata CEN/TS 15440, che definisce i metodi per la determinazione della biomassa contenuta nei CSS. I metodi inclusi nel CEN/TS 15440:2006 sono il metodo della dissoluzione selettiva, il metodo della selezione manuale e il metodo della riduzione. Successivamente, è stato creato uno standard sulla base di questa specifica tecnica: l’EN 15440, pubblicato nel 2011, include MDS, selezione manuale e metodo del carbonio-14.https://www.betalabservices.com/renewable-carbon/cen15440.htmlEN 15440EN 15440

Metodo di dissoluzione selettiva

Il metodo della dissoluzione selettiva presuppone che i componenti biogenici di un CSS si dissolvano nell’acido solforico o nel perossido di idrogeno, a differenza dei componenti fossili. Il MDS è stato inizialmente sviluppato per determinare il contenuto biodegradabile dei compost. Quando è stato applicato ai CSS, il concetto di “biomassa” era considerato equivalente a “biodegradabile”, ma si trattava di una definizione non completamente accurata.

L’ipotesi del MDS è valida in molti casi, ma il problema sorge nel momento in cui il CSS contiene componenti biodegradabili che non sono biomassa, come accade per il nylon, oppure quando è presente biomassa non completamente biodegradabile, come nel caso della lana. L’EN 15440 ha riconosciuto che il MDS non è applicabile ad alcuni materiali solitamente o eventualmente presenti nei CSS e che queste limitazioni non sono trascurabili.

Il CEN/TS 15540:2006 sottolineava inoltre che l’analisi al carbonio-14 è un metodo alternativo per determinare il contenuto biogenico espresso come percentuale sul contenuto di carbonio. Nel 2006, il metodo del C14 applicato ai CSS era ai primi stadi di sviluppo. I meriti del C14 erano già stati riconosciuti dal CEN, così che venne sviluppato un report tecnico denominato CEN/TR 15591 – determinazione del contenuto di biomassa nei CSS attraverso la datazione al radiocarbonio. Il CEN 15591 è stato approvato a gennaio 2007, e il suo report tecnico è diventato la specifica tecnica CEN/TS 15747 nel 2008. Nel 2011, l’EN 15440 ha sostituito la CEN/TS 15747.

Vantaggi del metodo del carbonio-14 rispetto al MDS

Il CEN 15591 riconosce che i limiti del metodo della dissoluzione selettiva non fanno di esso il metodo più efficace per determinare il contenuto di biomassa dei CSS che includono materiali che, a livello molecolare, contengono carbonio fossile e carbonio derivato dalla biomassa. Sebbene i metodi basati sulla datazione al radiocarbonio siano più costosi e richiedano personale specializzato, sono in grado di risolvere quei problemi analitici che sussistono con la selezione manuale e il MDS.

Le National Greenhouse and Energy Reporting (Measurement) Technical Guidelines rilasciate dal Dipartimento Australiano per i Cambiamenti Climatici nel 2008 affermano che la tecnica della datazione al radiocarbonio è migliore del MDS. La datazione al carbonio può essere applicata a qualsiasi tipo di combustibile miscelato, inclusi i combustibili gassosi, liquidi e solidi. È possibile analizzare direttamente i combustibili misti oppure i gas di combustione, caratteristica che rende questo metodo particolarmente utile per gli impianti con sistema di monitoraggio delle emissioni. Nei casi in cui il campionamento del combustibile è difficile, l’analisi al carbonio-14 risulta ancora più vantaggiosa perché richiede una quantità di materiale inferiore rispetto al MDS.

Il contenuto di biomassa in base al potere calorifico

Nonostante abbia dei limiti, il MDS è in grado di stimare il contenuto di biomassa dei CSS attraverso il potere calorifico, mentre la datazione al carbonio non è in grado di farlo perché la parte non biogenica dei campioni non viene separata durante l’analisi al carbonio-14. I metodi basati sulla datazione al carbonio non possono inoltre determinare il contenuto di biomassa attraverso il peso.

Tuttavia, la percentuale di energia fornita dalla biomassa presente nei combustibili miscelati può essere calcolata a partire dai risultati della datazione al carbonio-14. I dettagli del calcolo sono stati resi noti in un rapporto commissionato dalla Renewable Energy Association (UK) in collaborazione con la Columbia University, e sono visibili alle pagine 8-9.

Beta Analytic non effettua analisi con il MDS

Beta Analytic è un laboratorio di datazione al radiocarbonio accreditato ISO/IEC 17025:2005 con sede a Miami, Florida. Effettua analisi con EN 15440, un’applicazione industriale della datazione al radiocarbonio, per le aziende europee che utilizzano combustibili solidi secondari. Il laboratorio non effettua analisi con il metodo di dissoluzione selettiva.