Emissioni di COV da Materiali da Costruzione: Guida Completa alla Qualità dell'Aria Interna

La qualità dell'aria interna negli edifici è un aspetto fondamentale per la salute e il benessere degli occupanti. Un approccio costruttivo sano mira a minimizzare l'emissione di sostanze nocive derivanti da materiali da costruzione durante la fase di utilizzazione di un edificio. Non è tanto la presenza di prodotti chimici pericolosi nei materiali a essere rilevante, quanto piuttosto la quantità e la frequenza con cui tali materiali liberano sostanze nocive nell'aria all'interno dei locali.

In questo contesto, assumono particolare rilievo le emissioni di prodotti chimici volatili, come la formaldeide e i Composti Organici Volatili (COV), provenienti da vernici, colle, masse di sigillatura dei giunti, nonché rivestimenti per pavimenti e pareti.

Cosa sono i Composti Organici Volatili (COV)?

I COV, acronimo di Composti Organici Volatili (o VOC in inglese, Volatile Organic Compounds), sono molecole organiche che possono trovarsi allo stato gassoso nell'aria che respiriamo. Questi composti vengono emessi come gas da determinati solidi o liquidi e includono una grande varietà di sostanze chimiche. Un COV è definito come qualsiasi composto organico che, a una temperatura di 293,15 K (ovvero 20 °C), abbia una pressione di vapore di 0,01 kPa o superiore, oppure che abbia la corrispondente volatilità in condizioni particolari d'uso.

Sono composti organici volatili (COV) in quanto evaporano facilmente in condizioni normali di temperatura e pressione. La loro volatilità permette loro di propagarsi nell'aria ambiente e di modificarne la composizione chimica, sviluppando così impatti diretti e indiretti sull'ambiente e sulla salute. Possono essere precursori dell'ozono nella troposfera, contribuendo all'effetto serra e all'inquinamento atmosferico. Una sovrapproduzione di ozono nell'aria provoca effetti negativi sulla fauna, sulla flora e sulla salute umana, come irritazione delle vie respiratorie e difficoltà respiratorie.

La famiglia dei COV è vasta e comprende:

• gli idrocarburi alifatici (es. butano, n-esano) e aromatici (es. benzene, toluene);
• gli alogenoderivati;
• le aldeidi (es. formaldeide);
• i chetoni;
• gli alcoli;
• gli esteri;
• altri composti.

È importante distinguere tra diverse categorie di composti volatili:

• COV (Composti Organici Volatili): la definizione generale.
• VVOC (Composti Organici Molto Volatili): solventi a basso punto di ebollizione, rilasciati rapidamente dopo l'installazione di un materiale o prodotto.
• SVOC (Composti Organici Semi-Volatili): particolarmente persistenti, rilasciati lentamente nel tempo. Sono in genere solventi ad alto punto di ebollizione, coalescenti o sostanze naturali derivati da trattamenti a base di sostanze terpeniche, come la trementina.

Origine dei COV: Fonti Antropogeniche e Biogeniche

Le più importanti fonti di COV sono sia di origine antropogenica, ovvero legata a cause umane, sia biogenica, ovvero legata a cause naturali. Sono di origine biogenica alcuni composti emessi dalle piante, i composti derivanti dalla decomposizione biologica della materia organica o il metano derivante dalla fermentazione che può avvenire nelle concimaie o nelle discariche. Le fonti antropogeniche sono molto più variegate e spesso legate ai prodotti e materiali che utilizziamo quotidianamente.

Pericolosità e Impatto sulla Salute

Non tutti i composti organici volatili presentano pericolosità specifiche per l'uomo; ne sono un esempio il metano o il propano. Tuttavia, alte concentrazioni di composti volatili negli ambienti interni possono causare effetti a carico di numerosi organi o apparati, in particolare a carico del sistema nervoso centrale. L'esposizione prolungata ai COV ad alte concentrazioni può dare irritazione agli occhi, al naso e alla gola, mal di testa, nausea e stanchezza.

La formaldeide, in particolare, è tra i principali agenti inquinanti all'interno degli spazi chiusi ed è un composto cancerogeno per l'uomo: può portare a sintomi anche gravi a breve o a lungo periodo, in base alla sua concentrazione nell'aria.

Inoltre, l'ozono troposferico formato dai COV può causare irritazione alla gola e agli occhi e difficoltà respiratorie nei soggetti più sensibili. L'aria interna contiene spesso più COV dell'aria esterna, e il costante miglioramento della tenuta stagna degli edifici riduce la naturale evacuazione dei COV dall'interno.

Fonti di Emissione di COV nei Materiali da Costruzione e Arredo

Differenti tipologie di sostanze volatili possono essere emesse dai mobili e dai prodotti da costruzione. Molti prodotti, come combustibile, detergenti per la casa, cosmetici, sgrassanti, mobili, pitture, vernici, lacche, sigillanti e adesivi, emettono COV. Anche i materiali da costruzione possono essere fonti significative. Le concentrazioni di COV sono spesso più elevate all'interno rispetto che nei luoghi esterni, essendo rilasciati dalle pitture e dai rivestimenti presenti nei mobili e nelle superfici.

Materiali a Base di Legno e Formaldeide

La formaldeide rappresenta un caso particolare, derivando principalmente dall'idrolisi degli adesivi urea-formaldeide, utilizzati per la produzione dei pannelli a base di legno, come quelli di particelle, i pannelli di fibra (MDF) e i compensati. L'idrolisi è un processo continuo, promosso dalla presenza di umidità e accelerato dalla temperatura. Conseguentemente, l'emissione di formaldeide è un processo senza fine, dato che questa sostanza viene generata continuamente all'interno dei pannelli.

Al contrario, l'emissione di altri composti organici volatili è un processo che tende a ridursi sino a scomparire, in quanto gli stessi non sono generati all'interno dei materiali. Tali emissioni sono dovute principalmente alle finiture applicate alle superfici di pareti, pavimenti, porte, mobili, ecc. I solventi organici e le altre sostanze volatili presenti nella formulazione delle vernici non evaporano completamente durante l'essiccazione e conseguentemente possono successivamente evaporare lentamente all'interno degli edifici in cui il prodotto finito è collocato.

Anche il legno e i suoi derivati possono contribuire a questo effetto. È noto che le varie specie legnose contengono diversi tipi di estrattivi organici, alcuni dei quali sono caratterizzati da una certa volatilità, come i terpeni, alcuni acidi e aldeidi, inclusa la stessa formaldeide. L'odore di alcune conifere, spesso considerato gradevole, è dovuto proprio all'emissione di tali sostanze naturali. Il riscaldamento del legno ad alta temperatura nei processi di produzione di pannelli o nel caso del legno trattato termicamente determina la formazione di sostanze volatili (per esempio acidi, aldeidi) come conseguenza del degrado termico di alcuni componenti del legno.

I principali fattori associabili alle emissioni indoor finali da parte del prodotto finito sono:

• le quantità e le tipologie di solventi presenti, utilizzati anche come diluenti, nei cicli di verniciatura adottati;
• le quantità applicate;
• le procedure utilizzate per la fase di essiccazione: gli impianti, le condizioni (per esempio la temperatura e la ventilazione) e i tempi delle lavorazioni.

Le emissioni di solventi sono irreversibili, ovvero tendono a diminuire progressivamente nel tempo in funzione delle condizioni in cui si trova il materiale, anche durante lo stoccaggio o il trasporto.

Misure per Ridurre le Emissioni di COV

Attraverso una scelta accurata dei prodotti, dei materiali e dei metodi di costruzione, le emissioni di COV possono essere ridotte a un minimo. Le emissioni dei materiali minerali (pietra, mattoni, malta, calcestruzzo, pitture a base di silicati e calce, vetro), dei metalli e del legno massiccio sono molto basse o addirittura nulle. Le emissioni iniziali dei prodotti senza solventi sono nettamente più basse di quelle dei prodotti contenenti solventi.

Scelta dei Prodotti e dei Materiali

È consigliabile impiegare prodotti le cui emissioni siano controllate e limitate. Molti marchi di certificazione garantiscono un controllo di questo tipo, come «natureplus», «Angelo blu», l'«etichetta ambientale» per pitture, vernici e rivestimenti, «GEV-EMICODE EC1» per materiali di posa, «GUT» (moquette) e «Oekotex Standard 100 / Standard 1000» (tessili domestici).

È importante preferire mobili e materiali a minime emissioni di COV, soprattutto per gli ambienti molto frequentati o in cui si staziona per lungo periodo, come case o uffici. I prodotti Perfect Lac, ad esempio, hanno ottenuto il Certificato Carb-P2, che garantisce la quasi inesistenza di emissioni di formaldeide.

Misure Edili e Precauzioni

Le emissioni possono essere ridotte anche mediante misure costruttive. Il fissaggio meccanico dei materiali permette, ad esempio, di evitare che le colle emettano vapori derivanti da prodotti chimici. I materiali di costruzione devono inoltre essere abbinati e lavorati correttamente: incompatibilità tra i materiali o condizioni di posa sfavorevoli - ad esempio in caso di fondo troppo umido - possono scatenare reazioni chimiche indesiderate, provocando in tal modo emissioni persistenti di prodotti di decomposizione odorosi e irritanti.

Nelle nuove costruzioni e nei locali ristrutturati, durante i primi giorni o le prime settimane si registrano le maggiori concentrazioni di composti organici volatili. È impossibile escludere del tutto queste emissioni, essendo provocate dall'essiccamento e dall'indurimento di pitture, colle, masse di sigillatura dei giunti e altri materiali di costruzione “umidi” lavorati sul posto. Anche i materiali nuovi di fabbrica provocano spesso emissioni maggiori rispetto a quelli invecchiati. È quindi consigliabile aspettare un tempo sufficiente prima di prendere possesso di nuovi locali.

Per migliorare la qualità dell'aria interna, è una buona abitudine aprire le finestre tutti i giorni almeno per una decina di minuti, per favorire il ricambio d'aria.

Misurazione e Monitoraggio delle Emissioni di COV

La conoscenza delle emissioni di composti organici volatili (COV) dai prodotti finiti e il loro controllo sta diventando un argomento particolarmente delicato per il mercato, in conseguenza dell'accresciuta sensibilità generale verso la sicurezza dei prodotti. Le normative europee e nazionali stabiliscono metodi di prova e limiti per le sostanze nocive rilasciate dai materiali da costruzione.

Metodi di Misurazione Standardizzati

Il metodo di riferimento internazionale per la misurazione delle emissioni di COV provenienti da materie prime e prodotti finiti è definito dalla norma EN ISO 16000-9 “Determinazione delle emissioni di composti organici volatili da prodotti da costruzione e arredo - Metodo della camera di emissione”. Questo metodo consiste in una camera vuota con volume variabile (normalmente da 0,1 m³ a 40 m³) con condizioni interne simili a quelle normalmente presenti in ambienti di vita interni (23 °C, 50% u.r. e 0,5 ricambi d'aria/ora).

Il campione è posto all'interno della camera con una superficie normalmente corrispondente a quella di una situazione reale. L'aria all'interno della camera è continuamente miscelata e campionata a intervalli regolari (di solito dopo 72 ore e dopo 28 giorni). L'analisi qualitativa e quantitativa viene quindi eseguita mediante un gascromatografo accoppiato con un rivelatore a spettrometria di massa, data la sua elevata sensibilità e specificità analitica.

Un altro metodo rilevante è il FprEN 16402 “Pitture e vernici - Valutazione delle emissioni in aria interna di sostanze da rivestimenti - Campionamento, condizionamento e prove”, elaborato dal CEN TC139. Tale metodo, basato sui principi fondamentali della EN ISO 16000, contiene istruzioni specifiche per trattare i prodotti vernicianti liquidi dopo l'applicazione.

Approcci di Misurazione e Parametri di Riferimento

Esistono metodi di tipo automatico, che applicano il principio della ionizzazione di fiamma, ed esprimono il risultato, ovvero la concentrazione misurata di COV, in mg Carbonio/Nm³ (indicato come COT = Carbonio Organico Totale o, in inglese TOC = Total Organic Carbon). Per i composti organici volatili più pericolosi è invece utilizzato un metodo specifico, che prevede una fase di adsorbimento su fiale di carbone attivo, con successivo desorbimento per determinazione gascromatografica.

I criteri per definire i limiti per l'inquinamento indoor si basano su diversi parametri interconnessi:

• Sostanze cancerogene (CMR): Per queste sostanze, solitamente non esistono valori limite specifici, in quanto anche piccole quantità possono causare mutazioni tumorali. È prassi fissare limiti molto bassi. Se durante la prova di emissione indoor vengono rilevate sostanze cancerogene dopo 3 giorni, la prova è considerata negativa. I criteri riguardano anche le sostanze mutagene e tossiche per la riproduzione.
• La più bassa concentrazione d'interesse (LCI): L'approccio LCI è una strategia per stabilire valori di riferimento relativi agli effetti sulla salute di singoli composti.
• Somma totale di tutti i composti organici volatili (TVOC): La somma di tutti i COV (TVOC) viene utilizzata in combinazione con la limitazione delle sostanze classificate come CMR e con il criterio LCI. Il limite TVOC tiene in considerazione il potenziale effetto cumulativo della presenza di più sostanze nell'aria degli ambienti interni, con un possibile effetto generale sul comfort.
• Odore: La valutazione sensoriale è importante, poiché gli esseri umani sono molto sensibili agli odori, che possono segnalare rischi o discomfort. Il progetto di norma ISO/FDIS 16000-28 affronta la misurazione dell'intensità e i criteri di accettabilità degli odori.

Sostanze CMR misurate dopo 28 giorni per l'etichetta A+

Sostanza CMR	Limite (<1)
Benzene	<1
Trielina	<1
DBP (dibutilftalato)	<1
DEHP (Dietilesilftalato)	<1

Legislazione, Normative e Certificazioni sui COV

Diversi testi normativi regolano le emissioni di composti organici volatili e mirano a ridurle a livello internazionale, europeo e nazionale.

Normativa Europea

• Protocollo di Ginevra sull'inquinamento atmosferico transfrontaliero a lunga distanza (1991).
• Direttiva 1996/61/CE (IPPC): armonizza le regole per l'autorizzazione e il controllo degli impianti industriali ad alto potenziale inquinante.
• Direttiva 1999/13/CE: relativa alle emissioni di COV derivanti dall'uso di solventi, ha imposto valori limite per le emissioni di COV convogliate e diffuse e obblighi specifici per i solventi più tossici.
• Direttiva 2004/42/CE: per la limitazione delle emissioni di COV dovute all'uso di solventi organici in talune pitture e vernici e in taluni prodotti per carrozzeria. Prevede limiti di contenuto di COV e obblighi di etichettatura per i prodotti immessi sul mercato.
• Regolamento (UE) n. 305/2011 (CPR): Regolamento sui materiali da costruzione, in vigore dal 2013, che include le emissioni interne tra i requisiti di base per i materiali da costruzione. Si prefigge di armonizzare la definizione tecnica e di sicurezza dei prodotti, facilitandone la commercializzazione nell'UE.
• Direttiva 2010/75/UE: relativa alle emissioni industriali (prevenzione e riduzione integrate dell'inquinamento), recepita dall'Italia.

Normativa Italiana

In Italia, la legislazione mostra una crescente attenzione ai COV. Il D.Lgs n. 152/2006, noto come “Testo Unico dell'ambiente” o “Codice dell'ambiente”, stabilisce norme in materia di tutela dell'aria e di riduzione delle emissioni in atmosfera, inclusi i valori di emissione, le prescrizioni, i metodi di campionamento e di analisi.

Nell'ambito delle emissioni di COV, un'azienda può essere soggetta a due differenti atti di notifica spesso intesi come “dichiarazione COV”:

1. Il “piano di gestione dei solventi” di cui all'Art. 275 del T.U.A. e alla parte V dell'Allegato III. Questo piano è elaborato dal gestore dell'impianto, con la periodicità indicata in autorizzazione (almeno una volta all'anno), per determinare le emissioni totali e individuare future opzioni di riduzione. La normativa specifica le formule per il calcolo delle emissioni diffuse, totali e del consumo.
2. L'insieme di dati e informazioni previsti nell'Allegato IV del D.Lgs. n. 161 del 2006 (attuazione della direttiva 2004/42/CE), per la limitazione delle emissioni di COV conseguenti all'uso di solventi in pitture, vernici e prodotti per carrozzeria. I soggetti che immettono sul mercato questi prodotti devono trasmettere annualmente al Ministero dell'Ambiente dati su quantitativi, numero di produttori/importatori e controlli effettuati.

In Italia, per gli ambienti nei quali si vive e soggiorna, sono previsti limiti di emissione solo per la Formaldeide, sebbene l'attenzione per i COV sia in aumento.

Etichette e Certificazioni Volontarie

L'etichettatura dei prodotti da costruzione è diventata obbligatoria in alcuni paesi, con l'obiettivo di incentivare l'utilizzo di materiali a basse emissioni. L'etichetta normativa si riferisce alle prestazioni dei prodotti in termini di emissioni di COV nell'aria interna di un edificio, misurate 28 giorni dopo l'installazione. Esistono 4 classi di prestazione che vanno dalla A+ (emissioni bassissime o nulle) alla C (emissioni alte).

Oltre all'etichettatura obbligatoria, esistono etichette straniere e sistemi di certificazione volontari che rappresentano punti di riferimento per la scelta dei materiali giusti:

• EMICODE: Marchio ambientale internazionale (fondato nel 1997) gestito dal GEV. Soddisfa elevati requisiti di emissione di VOC ed è concesso per primer, adesivi, livellanti, stucchi, schiume, adesivi per pavimenti, fissaggi e basi, strisce adesive, prodotti di finitura per legno. Non è concesso a prodotti contenenti solventi o sostanze CMR.
• GUT: Per tappeti.
• Angelo Blu (Blaue Engel): Per pavimenti e rivestimenti (biancheria, parquet, pittura, carta da parati, ecc.).
• Nature Plus: Per vernici, rivestimenti, rivestimenti per pavimenti, pareti divisorie e pannelli per controsoffitti.
• Label A+: In Francia, questa etichetta VOC si applica a materiali da costruzione destinati all'uso interno, come rivestimenti per pavimenti, pareti o soffitti, pareti divisorie e controsoffitti, prodotti per l'isolamento, porte e finestre, e prodotti per la loro installazione. Sebbene non sia ancora obbligatoria in Italia, molti prodotti hanno già la marcatura A+ per le emissioni nell'aria interna.

Il Belgio e la Germania, a differenza della Francia, richiedono test obbligatori per l'emissione di COV. I test vengono eseguiti a 3 giorni e 28 giorni, un processo volontario ma eseguito da un laboratorio accreditato. Se il prodotto non soddisfa i criteri, non può essere immesso sul mercato.

Tecnologie per l'Abbattimento delle Emissioni di COV

Per rispettare i limiti di emissione, possono essere adottate diverse strategie, che comprendono sia interventi sui prodotti utilizzati (es. vernici e inchiostri ad acqua, ad alto solido) sia l'uso di appropriati sistemi di abbattimento delle emissioni. Esistono diverse tecnologie per il trattamento delle emissioni atmosferiche:

• Ossidazione Termica: Brucia tutti i composti organici presenti nell'aria ad alte temperature. È efficiente ed economica per concentrazioni elevate e continue di COV. Tuttavia, non è ideale per concentrazioni fluttuanti o operazioni in batch, poiché richiede l'aggiunta di gas naturale per mantenere stabile la temperatura, aumentando i costi.
• Filtri a Carbone Attivo: Non bruciano o modificano le molecole, ma le adsorbono sui pori del letto filtrante. Esistono diversi tipi di carbone a seconda del composto da adsorbire, e i filtri sono dimensionati in base alla portata e alle concentrazioni in ingresso. Questa flessibilità li rende adatti a molte applicazioni, ma per concentrazioni molto elevate di COV, il consumo di carbone e la frequenza di sostituzione possono essere eccessivi.

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