Ciascuno di noi, in queste ore, avrà avuto modo di vedere le agghiaccianti immagini dell’esplosione di 2750 tonnellate di nitrato d’ammonio stoccate, non si sa bene a quale titolo, nel porto di Beirut.
Il bilancio provvisorio di questa catastrofe, aggiornato ad ora (5/8/2020) è non inferiore a:
- 100 decessi
- 100 dispersi
- 300.000 sfollati
I filmati raccontano una detonazione “nativa” con genesi di una massiva onda d’urto che espelle, per compressione adiabatica, tutta l’umidità in quel momento presente nell’aria atmosferica (mi riferisco alla nube bianca che, istantaneamente, prende forma e si espande a seguito della depressione conseguente al picco barico).
Un’esplosione completamente differente dalle deflagrazioni, anche rilevanti, che possono generarsi in luoghi di lavoro e di processo.
Quella che ha avuto luogo nel porto di Beirut è stata una vera e propria esplosione militare, come cercheremo di dimostrare. Probabilmente di origine accidentale, innescata dalla locale fabbrica di fuochi d’artificio, ma con conseguenze assimilabili ai danni prodotti dalla detonazione di centinaia di tonnellate di tritolo.
Per formulare una prima, e molto approssimata, valutazione degli effetti ci serviamo di un report realizzato a suo tempo dall’INERIS francese in occasione dell’incidente di Tolosa del 2001. Con tale incidente, infatti, si proposero linee guida per applicare il metodo del “Tritolo Equivalente” TNTeq alle esplosioni di nitrato d’ammonio (di seguito “na”, nitrato d’ammonio).
I dati di partenza a noi noti sono, quindi:
- il quantitativo in gioco di nitrato d’ammonio: M,na = 2750 t
- la resa dell’esplosione di nitrato d’ammonio rispetto al TNT: r = 50% [range 30 – 100%]
Con questi dati è possibile stimare, in prima istanza, la massa di TNTeq (M,tnt) rappresentativa dell’esplosione:
M,tnt = [r x E,na x M,na]/E,tnt =
= [0,5 x 1590 x 2750000]/4190 = 521778 kg = 521,8 t
Dove:
- r = 50% (cfr. report INERIS)
- E,na = 1590 kJ/kg
- M,na = 2750 t = 2750000 kg
- E,tnt = 4190 kJ/kg
L’esplosione che ha avuto luogo nel porto di Beirut è stata quindi non inferiore a 0,5 kiloton.
Mezzo KILOTON
Applicando infine i criteri di quantificazione degli effetti già menzionati (cfr. Tritolo Equivalente), con tutti i limiti connessi a tale metodologia, si ottengono i seguenti parametri di sovrappressione correlati ai danni (trascuro, per leggibilità, i dettagli di calcolo):
- Raggio dei danni strutturali seri (indicato in rosso) = 950 m [0,16 barg]
- Raggio associato alle lesioni irreversibili (indicato in giallo) = 2000 m [0,07 barg]
- Limite di sicurezza al 95%, rottura del 10% delle finestre = 6500 m [0,02 barg]
Sono incidenti come questi che fanno comprendere ancora una volta quanto importante sia la legislazione europea di tutela del lavoro e della popolazione.
Il riferimento, in questo caso, è alla direttiva Seveso III e, perché no, alle direttive ATEX.
Incrociamo le dita per la popolazione libanese alla quale non mancava, certo, un evento come questo.
Commenti (13)
Marco - 6 Agosto 2020
Il nitrato d’ammonio senza gasolio fuel oil insieme al quale forma una miscela esplosiva ANFO, non può essere definito un esplosivo, nel senso che non esplode proprio. Quindi cosa è successo?
Marzio Marigo - 6 Agosto 2020
Innanzi tutto buongiorno
La letteratura su questa sostanza è sterminata.
Di base ha ragione: in condizioni ambiente il nitrato d’ammonio PURO è definito come solido ossidante. Il problema è che la storia del XX secolo è infarcita di enormi incidenti che hanno coinvolto questa sostanza e sono stati solo parzialmente spiegati. Il Bretherick’s dice, in relazione alla parziale comprensione di tali incidenti, questo: “(…) the initiation mechanism is disputed though acidity, impurities, heat and lack of supervision were involved (…)”. L’incidente di Tolosa del 2001, per esempio, che io sappia ha ancora cause non completamente comprese e il quantitativo in gioco che ha generato l’esplosione “balla” di almeno un ordine di grandezza.
Teniamo in conto che la sostanza pura, non contaminata, diventa instabile oltre i 170°C, la sua temperatura di decomposizione. E, in Libano, certamente era presente un incendio esteso prima dell’esplosione.
Addizionare poi, come dice lei, liquidi combustibili o infiammabili ad un solido ossidante, lo rende esplosivo e ne aumenta l’entalpia di esplosione fino a valori di 6000 kJ/kg, molto superiori a quelli del TNT e a quelli della decomposizione del NA (circa 1600 kJ/kg).
Claudio Bruno - 6 Agosto 2020
Grazie mille della Sua eccellente esposizione.
Luca - 6 Agosto 2020
Solid ammonium nitrate decomposes on heating. At temperatures below around 300 °C, the decomposition mainly produces nitrous oxide and water:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
At higher temperatures, the following reaction predominates.[7]
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
RAFFAELE Giovanni - 6 Agosto 2020
Grazie Marigo, eccellente descrizione. Un caro saluto
Marzio Marigo - 6 Agosto 2020
Ricambio il saluto
Maria Caterina Piga - 6 Agosto 2020
Buon giorno ingegnere,
volevo chiedere se quelli che, dalle foto, sembrano dei silos di cereali possono aver contribuito alla gravità della deflagrazione.
Marzio Marigo - 6 Agosto 2020
Buongiorno
gli ostacoli tendono ad influenzare il fronte di fiamma accelerandolo e possono facilmente trasformare un flashfire in deflagrazione.
E, più difficilmente, una deflagrazione in detonazione.
Questo accade, in genere, per esplosioni accidentali che si originano da sostanze chimicamente stabili (metano, GPL, vapori infiammabili, ecc.)
A Beirut si è verificata una detonazione nativa originatasi da una quantità enorme di esplosivo. Un’esplosione che ha generato in primis un’onda d’urto che, a differenza di un fronte di fiamma, difficilmente si fa influenzare dagli ostacoli: li abbatte come un’enorme martellata.
Quindi, per rispondere alla sua cortese domanda, non credo che l’onda d’urto si stata significativamente influenzata dalla presenza del silos di cereali (che comunque, essendo in calcestruzzo, tutto sommato ha retto, almeno in parte); in fondo questa poteva espandersi in tutte le direzioni. Diverso è il discorso per il fronte di fiamma che comunque, a giudicare dalle immagini, ha causato molti meno danni dell’onda d’urto primaria.
Saluti cordiali
Raffaele Luongo - 6 Agosto 2020
A quanto ricordo del periodo in cui maneggiavo sacchi di Nitrato d’ Ammonio da 25kg, questo era classificato come comburente e, pertanto, ne era vietato lo stoccaggio in prossimità di sostanza infiammabili. Inoltre, era noto l’effetto per cui un’onda d’urto possa innescarne la deflagrazione (era vietato, infatti, allo scopo di “ammorbidirlo” e rompere i blocchi formatisi per il freddo o per il peso dell’impilamento, percuotere i sacchi con attrezzi o batterli sul pavimento). Mi chiedo come sia possibile che un tale pericolo, cioè migliaia di tonnellate di nitrato d’ammonio in un unico stock e una fabbrica di fuochi d’artificio, non fosse gestito in maniera maniacale.
O Beirut è del tutto fuori controllo, o qualcuno sapeva esattamente cosa stava facendo.
Marzio Marigo - 6 Agosto 2020
Lo stoccaggio di un così gigantesco quantitativo di nitrato d’ammonio non ha un “razionale”, concordo.
Il danno indotto ad una popolazione stremata per altre cause è enorme ed arbitrario. E’ questa la ragione che mi fa pensare all’assenza di una volontà esplicita nel causare quanto accaduto. Ma non conosco la società libanese e non ho strumenti per esprimermi con avvedutezza su questo.
Saluti cordiali
Mauro Sabetta - 7 Agosto 2020
Grazie per l’esposizione, chiara e solida tecnicamente.
Le ricadute sulla disgraziata popolazione civile devono far riflettere anche noi europei che fortunatamente viviamo un’altra realtà geopolitica ….
… e sulle ragioni che hanno spinto il legislatore UE ad intraprendere determinate azioni: al di la del caso specifico, tragico, volendo trasporre nella nostra realtà quotidiana, si deve tenere a mente che in alcuni casi non ottemperare alle norme si traduce in dolorose perdite di vite umane ed in catastrofici danni alle cose.
Marzio Marigo - 7 Agosto 2020
Grazie per il commento.
La mia percezione è che l’intera legislazione di origine comunitaria sia di tipo reattivo.
E’, cioè, introdotta poiché esiste una problematica concreta da risolvere.
Nel post dopoguerra i disastri di Feyzin, Flixborough, Beek e Seveso hanno spinto in questa direzione. Anche se, ad essere sinceri, ci volle l’enormità di Bhopal per convincere il parlamento italiano a recepire, con sei anni di ritardo, la direttiva 82/501/CEE (Seveso I), con DPR n. 175/1988.
Saluti cordiali
Vincenzo Di Palma - 11 Gennaio 2021
Salve Sig. Marigo,
Sono uno studente di Ing. Chimica presso Il Politecnico di Torino e imbattendomi nell’esame di sicurezza dei processi, con le mie attuali conoscenze non riesco a comprendere il motivo per la quale ha voluto valutare tale esplosione con il metodo TNT equivalente. Mi spiego:
tale esplosione sicuramente coinvolge elevate q.ta’ di sostanze solide, (per cui sarebbe lecito considerarla una deflagrazione), ma a causa dell’elevata congestione non sarebbe piu’ corretto identificarla come una detonazione?
Se si, perche’ ha comunque utilizzato il metodo del TNT equivalente?
Ha volutamente utilizzato un rendimento cosi’ elevato per “rimediare” al fatto che tale esplosione ha un carattere detonante e non deflagrante?
Per ultimo, quale provvedimenti avrebbe preso Lei, considerandosi sottoposto a seveso, per scongiurare scenari come questi.
Ci tengo a precisare che le mie non sono critiche, ma soltanto osservazioni da studente che, interfacciandosi alla materia, tutt’altro che scontata e prevedibile, cerca di capire il perche’ delle scelte o delle valutazioni di chi e’ piu’ esperto di me.
Cordialmente.
VDP