Inquinanti atmosferici : idrocarburi poliaromatici e particolato carbonioso

Gli idrocarburi policiclici aromatici, IPA, ed il particolato carbonioso, soot, tipicamente emessi nei processi di combustione, rivestono un ruolo di centrale importanza in relazione a fattori ambientali e di salute. Questa è la motivazione principale della presente tesi. Lo studio e la possibilità di meglio comprendere e descrivere i meccanismi di formazione di questi inquinanti è il mezzo migliore per impostare le politiche atte a limitarne la formazione e a mitigare i suoi effetti dannosi. Nel primo capitolo viene fornita una descrizione preliminare delle caratteristiche del soot, inquadrandolo nell’ambito degli inquinanti atmosferici e caratterizzando la sua natura di aerosol. Nel secondo capitolo si descrivono le caratteristiche generali degli schemi cinetici radicalici, classificando le principali classi di reazioni, nonché le proprietà termodinamiche delle specie molecolari e radicaliche coinvolte nel processo di combustione. Si passa poi alla definizione della struttura meccanicistica dello schema ed ai principi di generalità, modularità e gerarchia. La modellazione cinetica di formazione del soot viene quindi affrontata descrivendo inizialmente l'evoluzione della combustione in condizioni ricche, cioè in condizioni pirolitiche di alta temperatura, favorevoli alla formazione di particolato. Si prendono quindi in esame le reazioni che portano al consumo iniziale del combustibile, alla formazione dei primi intermedi, fino alla produzione del primo anello aromatico, successivamente degli IPA, e finalmente del soot. Particolare attenzione ed approfondimento sarà dedicato al metodo delle sezioni discrete. Nel quarto capitolo viene condotta un'analisi di sensitività parametrica per valutare il ruolo delle diverse classi di reazioni e delle diverse assunzioni cinetiche nella formazione degli IPA e del particolato carbonioso. Un confronto con dati sperimentali disponibili in letteratura viene poi proposto a conclusione di questo lavoro di tesi per convalidare il modello.