Pericolo di incendio per le pile di compost

 

Gli incendi di cumuli di compost negli impianti di compostaggio sono molto comuni. Per i produttori di compost si tratta di un problema serio, in quanto può portare a inchieste o addirittura alla chiusura delle attività di compostaggio e pacciamatura a causa del pericolo per la vita umana e del rischio di incendi gravi.

 

Cause di incendio delle pile di compost

 

L'incendio del cumulo di compost avviene per combustione spontanea. La combustione spontanea nel compost avviene quando il calore prodotto nel cumulo supera il tasso di perdita di calore.

Come avviene la combustione spontanea nei cumuli di compost

 1. L'attività microbica genera calore

 

I materiali organici come il compost, il pacciame e le piante in decomposizione contengono umidità e sostanze nutritive che favoriscono la decomposizione microbica. Quando i microbi decompongono la materia organica, rilasciano calore, soprattutto durante la fase di compostaggio attivo. In cumuli di grandi dimensioni, questo calore può accumularsi più velocemente di quanto si dissipi, soprattutto se il cumulo è compattato o poco ventilato.

 

 2. L'isolamento intrappola il calore

 

Materiali come il compost o il pacciame sono buoni isolanti, quindi il calore prodotto internamente non può fuoriuscire facilmente. Quando la temperatura interna supera i 70°C (158°F), aumenta il rischio di combustione spontanea.

3. Zone asciutte e fornitura di ossigeno

 

In alcune aree del cumulo, soprattutto in prossimità della superficie, il materiale può seccarsi pur essendo esposto all'ossigeno. Questa combinazione può favorire l'ossidazione dei composti organici o addirittura reazioni di autoriscaldamento.

 

 Presenza di oli o grassi

 

Alcuni materiali agricoli (ad esempio, semi di lino, colza, semi di cotone o sostanze vegetali oleose) sono più inclini all'autoriscaldamento ossidativo. Questi oli possono subire una lenta ossidazione, generando calore anche in assenza di azione microbica.

 

Quali sono le fonti di calore negli incendi delle pile di compost?

 

I cumuli di compost generano calore da tre fonti primarie, ognuna delle quali contribuisce in fasi diverse della decomposizione:

1. Calore biotico - Respirazione da parte di cellule viventi e microrganismi.

 

Le cellule vegetali ancora vive continuano a respirare dopo il taglio della vegetazione, rilasciando calore attraverso il ciclo dell'acido citrico, fino a quando non muoiono per mancanza di umidità o per le alte temperature (25°C-50°C). I microrganismi (batteri e funghi) si nutrono quindi degli zuccheri e dei metaboliti rilasciati, producendo ulteriore calore attraverso la respirazione microbica. Fonte: Buggeln & Rynk, 2002

 

 2. Calore abiotico - Ossidazione chimica dei composti vegetali

 

I lipidi (ad esempio, gli acidi linolenico, oleico e palmitico) nelle cellule vegetali si ossidano in presenza di ossigeno, generando calore senza attività biologica. Questa auto-ossidazione è rilevabile intorno agli 80°C ed è accelerata dall'umidità, come la formazione di ruggine.

Fonte: Buggeln & Rynk, 2002

 

 3. Calore pirolitico - Decomposizione termica in zone a basso tenore di ossigeno

 

Nelle parti del cumulo affamate di ossigeno, si verifica una lenta pirolisi della cellulosa e della lignina a 65°C-70°C, producendo gas e carbone. Questi gas possono reagire con l'ossigeno per produrre altro calore. La pirolisi abbassa anche il pH attraverso la formazione di acido carbonico, accelerando l'ulteriore decomposizione e il rilascio di calore. Fonti: Buggeln & Rynk, 2002; Gustafsson, 2013

Queste fonti di calore combinate possono portare le temperature del compost ad un livello tale da rischiare la combustione spontanea, se non vengono gestite correttamente.

 

Come avviene la combustione spontanea nei cumuli di compost come reazione a catena?

 

La combustione spontanea (SC) nei cumuli di compost è una reazione a catena che risulta dall'accumulo sequenziale di fonti di calore biotiche, abiotiche e pirolitiche.

Come indicato nella precedente spiegazione delle fonti di calore:

• Il calore biotico (proveniente dalla respirazione delle cellule vegetali e dei microbi) avvia il processo.
• Quando le temperature superano gli 80°C (175°F), subentra l'ossidazione abiotica dei composti organici secchi.
• Nelle sacche a basso contenuto di ossigeno inizia la pirolisi, con un ulteriore innalzamento delle temperature.

Questa reazione a catena si auto-accelera:

• Ogni fase aumenta la temperatura, consentendo la successiva.
• I tassi di reazione raddoppiano ad ogni aumento di 10°C, il che significa che il calore si accumula in modo esponenziale, 16 volte più velocemente a 100°C che a 60°C.
• Se i meccanismi di raffreddamento, come l'evaporazione dell'umidità, l'aerazione o la rotazione, falliscono, le temperature possono raggiungere rapidamente i 150-200°C (300-400°F), dando luogo a incendi fumanti o infuocati.

In sostanza, la combustione spontanea non è causata da un singolo fattore, ma da un'interazione progressiva di tutte e tre le fonti di calore, dove l'intervento tempestivo è fondamentale per evitare l'accensione.
Fonti: Rynk, 2000a; Alberta, 2006

 

Strategie di prevenzione degli incendi nei cumuli di compost

 

Prima di passare alle strategie di prevenzione, è molto importante conoscere le cause principali della combustione spontanea dei cumuli di compost. La combustione spontanea (SC) è causata principalmente da una combinazione di attività biologica, condizioni di siccità e cattiva gestione del cumulo.

I cumuli più grandi e ben isolati, soprattutto quando si asciugano, sono più inclini all'accumulo di calore a causa delle loro proprietà isolanti. I cumuli di stoccaggio (materie prime non lavorate, maturazione o compost finito) sono più a rischio rispetto ai cumuli di compostaggio attivo, perché in genere sono meno monitorati e si basano su un'aerazione passiva anziché forzata.

I fattori di rischio critici includono:

 

• Flusso d'aria limitato e spazio libero ridotto
• Cattiva distribuzione dell'umidità (il 25%-40% è la zona di pericolo)
• Miscela di materiali non uniforme
• Monitoraggio inadeguato della temperatura

 

Suggerimento rapido: come individuare il rischio di incendio nei cumuli di compost

 

Controllate settimanalmente i cumuli di compost per verificare l'eventuale presenza di sfiati di calore: osservate il vapore o lo scolorimento della superficie, soprattutto al mattino presto. Le aperture sui cumuli di compost possono segnalare l'accumulo di calore interno, un potenziale rischio di incendio. Queste aperture consentono la fuoriuscita di calore e l'ingresso di ossigeno, che può alimentare la combustione spontanea. Individuare tempestivamente le bocchette e controllarne la temperatura aiuta a individuare il pericolo di incendio prima che si diffonda. (Naylor, 2004). Utilizzate una sonda di temperatura in questi punti. Se le temperature sono vicine o superiori a 93°C (200°F), interrompere l'aerazione e rimuovere il materiale per evitare incendi.

 

Come spegnere il rischio di incendio di una pila di compost

 

Rompere il cumulo e stendere il materiale in strati sottili (6-8 pollici) per rilasciare il calore, quindi bagnarlo immediatamente con acqua. Spruzzare semplicemente l'acqua sulla superficie non funziona: non raggiunge il nucleo in fiamme (Rynk, 2000b).

 

Riferimenti

Alberta Agri-Facts. "Fire-Compost e materia organica", Agdex 086-9, aprile 2006.

Buggeln, R. e R. Rynk. "L'autoriscaldamento dei rifiuti di cortile: Condizioni che portano alla combustione spontanea", Scienza e utilizzo del compost, (2002), vol. 10, n. 2, pagg. 162-182.

Rynk, R. "Incendi negli impianti di compostaggio: Gestione ed estinzione degli incendi. Parte II". BioCycle 41 (2000b): 58-62.

Rynk, R. "Incendi negli impianti di compostaggio: Cause e condizioni", BioCycle 41 (2000a): 54-57.

Naylor, L. "Fire Prevention at Composting, Mulch Facilities", BioCycle 45 (2004): 30-33 in https://www.biocycle.net/fire-prevention-at-composting-mulch-facilities/