La tragedia dei tre sub perugini morti al largo delle isole Formiche di Grosseto il 10 agosto 2014 durante un’immersione, a causa di un’elevatissima quantità di monossido di carbonio contenuta nell’aria respirata dalle bombole (dalle 1600 alle 2400 parti per milione) ha portato in primo piano nell’ambito della comunità dei subacquei il problema della sicurezza legato alla QUALITA’ DELL’ARIA RESPIRATA.
La questione è molto seria. Basti pensare che tra le 120 e le 150 parti per milione di monossido di carbonio nell’aria si può già avere una intossicazione “lieve” che può dar luogo a cefalea, dispnea, vasodilatazione, nausea, vomito, vertigini e disturbi alla vista. Mentre tra le 400 e le 600 ppm oltre ai sintomi dell’intossicazione lieve può esserci anche ipotensione, tachicardia e aritmia. Quando il monossido di carbonio presente nell’aria respirata è superiore alle 1000 ppm può dar luogo a coma, convulsioni, insufficienza respiratoria, ischemia miocardica, edema polmonare e arresto cardiorespiratorio.

Riporto qui di seguito, riveduto e corretto, un articolo di Fabio Bartolucci pubblicato sul sito www.rebreathers.eu/  intitolato “FERMIAMO CHI CI CARICA LE BOMBOLE CON ARIA AVVELENATA”, che fa un’ampia panoramica sulla questione della qualità dell’aria respirabile dai subacquei... una questione da non sottovalutare.

LA QUALITA' DELL'ARIA

Spesso la qualità dell'aria di molte stazioni di ricarica è pessima. Le conseguenze sono devastanti, soprattutto per la salute, e non risparmiano neppure le attrezzature subacquee: bombole ed erogatori. La cattiva qualità dell'aria può avere diverse conseguenze sulla salute in funzione delle varie sostanze inquinanti presenti in essa, ma l'utente può solo rilevare il pessimo odore dell'aria o mettere davanti al rubinetto aperto della bombola un fazzoletto bianco per rilevare eventuali macchie dovute all'aria inquinata, ma in questo modo si riesce a rilevare solo l'aria assolutamente "pessima" e non l'aria "cattiva". Sarebbe un po' come tentare di capire se l'acqua è potabile solamente dal suo colore...

La qualità dell'aria è stabilita da diverse normative in funzione del suo utilizzo. e secondo le norme DIN EN 12021 o EN 132 l’aria è considerata "respirabile" solo se rispetta i seguenti limiti:
- Monossido di carbonio (CO) max. 15 ml/m³
- Anidride carbonica (CO₂) max. 500 ml/m³
- Vapore acqueo e condensa max. 25 mg/m³

I gas compressi per respiratori non devono contenere contaminanti a una concentrazione che possa causare effetti tossici o dannosi.

I contaminanti devono essere mantenuti al livello più basso possibile e devono essere minori di 1/10 del limite di esposizione nazionale di 8 ore, secondo quanto previsto dal D. Lgs. 81/2008 e successive modifiche e integrazioni.

Per la respirazione a pressioni iperbariche (> 1 bar) i livelli devono essere rivisti per tenere conto degli effetti della pressione.

I gas respirabili inoltre devono essere privi di odore o sapore insoddisfacente. 

La foto accanto mostra l'interno di una bombola sul fondo della quale si può vedere una pozza di acqua mista ad olio. L'acciaio del corpo bombola é seriamente ossidato. Questa bombola ci era stata consegnata da un cliente per inviarla al centro di collaudo.

Pensate che in genere la corrosione si rileva nelle parti interne della bombola a contatto con l'aria "respirabile", piuttosto che nelle parti esposte alla corrosione dell'ambiente esterno. Perciò l’aria di pessima qualità provoca al metallo danni molto maggiori della salsedine!

La qualità dell'aria dovrebbe essere garantita dalla legge secondo le specifiche (DIN EN12021, già DIN EN 3188), ma nella realtà il controllo è limitato alle certificazioni necessarie per poter vendere un compressore. I controlli successivi, che dovrebbero essere eseguiti da parte dei servizi d'igiene ambientale delle ASL, sono praticamente inesistenti.

Cerchiamo adesso di analizzare le cause che portano, spesso, il subacqueo a respirare aria "irrespirabile" e le relative conseguenze.

CONSEGUENZE A CARICO DELLA SALUTE

La cattiva qualità dell'aria può avere diverse conseguenze sulla salute e sulle attrezzature subacquee in funzione delle varie sostanze inquinanti e dello scostamento dei parametri ammessi.

Presenza di acqua:

a) Bloccaggio dell'erogatore dovuto alla formazione di ghiaccio

b) Ossidazione dell'interno delle bombole

c) Pneumoconiosi da deposito (le polveri di ossido si depositano nei polmoni)

d)Bloccaggio dell'erogatore e/o filtro dovuto alle polveri di ossido di ferro

Presenza di anidride carbonica (in funzione della percentuale e quindi della PPCO2 risultante in profondità):

a) Affanno

b) Ipercapnia

Presenza di monossido di carbonio:

a) Ipossia, quasi sicuramente letale

Presenza di olio:

a) Intossicazione acuta
Capita spesso di sentire subacquei che si lamentano della "puzza" che emette l'aria delle bombole o del mal di testa contratto in immersione per la pessima qualità dell'aria. In realtà si tratta di un'intossicazione acuta, che tra l'altro è amplificata dalla pressione alla quale l’aria viene respirata.

b) Polmonite lipoidea
In realtà quello che il subacqueo ha respirato non è solo aria che "puzza" ma vapori d'olio, olio che, anche se fosse alimentare e balsamico, causerebbe in ogni modo una malattia ai polmoni dovuta al fatto che questi s'imbevono d'olio: la polmonite lipoidea.
Nel caso delle bombole subacquee si tratta di olio per macchina, aggressivo e non alimentare, tanto che quando si esegue il cambio dell'olio al compressore è necessario indossare guanti per evitare fenomeni d'irritazione cutanea che colpirebbero anche i meno soggetti a problemi allergici.
Ecco cosa recita una pubblicazione medica sull'argomento: « l'olio minerale può indurre una reazione da corpo estraneo che può portare fino alla fibrosi. Con il progredire della fibrosi, il materiale lipidico può confluire fino a formare accumuli sempre più grandi, delimitati da tessuto fibroso e cellule giganti, partecipando alla formazione di una massa simil-tumorale definita paraffinoma».

c) Cancro
L'olio lubrificante, a causa della temperatura sviluppata durante il processo di carica della bombola, subisce delle trasformazioni che aumentano il potere aggressivo a carico della salute del subacqueo. E' evidente che oltre alla polmonite lipoidea si rischia il cancro ai polmoni.

LA SITUAZIONE ATTUALE DELLE STAZIONI DI RICARICA
Esiste un problema generalizzato, riguardo la qualità dell’aria fornita dalle stazioni di ricarica, che si è evidenziato di frequente in due modi: o perchè l’aria ha un cattivo odore e/o sapore, o perchè in caso d’ispezione interna delle bombole (per esempio quando si smontano i rubinetti per portarle alla visita periodica di collaudo), si trovano ruggine e residui di olio, causati dalla presenza di acqua e olio dovuta alla pessima qualità dell’aria. Per inciso, l’aria respirabile ha un’umidità residua tale da non poter innescare il processo di ossidazione, quindi l’aria respirabile non può fare ruggine nella bombola!

Il cattivo odore o sapore dell'aria e la ruggine e l'olio all'interno della bombola evidenziano solo l'aria di qualità "pessima", infatti, alcuni inquinanti hanno la caratteristica di essere inodori e insapori, quindi esistono vari gradi e tipologie d’inquinamento e l’aria può essere irrespirabile anche se non presenta particolari odori o sapori.

L’aria di pessima qualità, rilevabile nei modi suddetti è molto frequente, come può facilmente verificare chi è a contatto con un certo numero di bombole, vuoi perché si occupa del collaudo, vuoi perché gestisce una stazione di ricarica, una scuola subacquea o tutte quelle situazioni che portano a maneggiare molte bombole.

La notevole frequenza con la quale si può rilevare aria sicuramente "pessima" fa sorgere il dubbio che ci sia anche tanta aria non a norma, quindi non respirabile, non rilevabile, perché inodore e insapore. Ad avvalorare questa tesi  ci sono considerazioni tecniche relative alla gestione degli impianti di ricarica e in particolare del sistema filtrante.

I compressori per la ricarica delle bombole sono costituiti, in genere, da tre o quattro "stadi". Ogni stadio è formato da un cilindro nel quale scorre un pistone che comprime l'aria. Questo sistema è lubrificato ad olio, pertanto il pistone è provvisto di fasce elastiche di tenuta che, come nei pistoni di un qualunque motore, hanno anche la funzione d'impedire, per quanto possibile, il passaggio dell'olio verso la testa del pistone.
Gli stadi del compressore sono collegati in serie, in tal modo l'aria passando in sequenza nei vari stadi subisce salti successivi di pressione e di temperatura.

Per contenere la temperatura entro valori sopportabili dai materiali, l'aria passa da uno stadio all'altro lungo una serpentina raffreddata mediante una ventola connessa all'albero del compressore.
Il raffreddamento fa condensare l'umidità contenuta nell'aria e l'olio che è trafilato attraverso le fasce elastiche: questi due elementi, miscelandosi tra loro, formano un'emulsione che è scaricata all'esterno del circuito del compressore mediante apposite valvole.
La maggior parte di quest'emulsione, detta in gergo "condensa", è eliminata nel passaggio tra il primo ed il secondo stadio, i passaggi tra stadi successivi eliminano parte del residuo. L’aria che fuoriesce dall'ultimo stadio conserva in ogni modo una certa quantità di condensa che deve essere eliminata da un apposito filtro.

IL FILTRO

Il filtro per la condensa è costituito da un contenitore che ospita una cartuccia contenente due elementi diversi: il setaccio molecolare e il carbone attivo. Questi elementi sono separati da feltri cha hanno anche il compito di filtrare il particolato. L'aria passa prima nella parte contenente il setaccio molecolare che serve a eliminare l'umidità residua, poi passa nella parte contenente il carbone attivo che ha il compito di depurare l'aria dai vapori d'idrocarburi e dalle sostanze acide ed inquinanti di natura organica, come ad esempio i microrganismi.

Per garantire la corretta depurazione dell'aria è necessario usare le cartucce filtro prescritte dal costruttore che sono conservate sotto vuoto in un contenitore stagno e confezionate in particolari ambienti climatizzati.

Quando un filtro si esaurisce, lo fa in modo repentino, una volta saturo non filtra più e la qualità dell’aria scade con la stessa velocità, quindi è necessario sapere con esattezza quando il filtro andrà a esaurirsi.

Un volta esaurito il setaccio molecolare, il carbone attivo tende a inumidirsi e comincia a perdere la sua efficacia. Continuando oltre nella ricarica si può arrivare al limite che a causa della temperatura e umidità s’inneschi una parziale combustione del carbone con conseguente produzione di monossido di carbonio.

Le case costruttrici forniscono tabelle che indicano la durata del filtro in funzione della temperatura ma non dell’umidità. Per utilizzare le tabelle è necessario quindi un monitoraggio almeno della temperatura e l’annotazione delle ore di ricarica eseguite a una specifica temperatura e occorre calcolare una media ponderata delle ore effettive. Di norma nessuno ha mai seguito questa procedura che, tra l’altro, è corretta ma insufficiente, perché non è considerata l’umidità ambientale.

La gestione del sistema di ricarica

Innanzitutto è fondamentale rispettare le specifiche della casa che costruisce il compressore. Inoltre non si deve ricaricare per proprio conto la cartuccia del filtro, ma nel caso fosse assolutamente necessario farlo è fondamentale usare i prodotti seguendo le specifiche della casa costruttrice del compressore ed accertarsi che siano stati conservati sottovuoto.
Prove eseguite con un sistema in grado di analizzare l'aria in uscita dal compressore hanno dimostrato che i prodotti (setaccio molecolare e carbone attivo) che non sono stati conservati sottovuoto sono assolutamente inefficienti.

L’unica soluzione in grado di rendere sicura la ricarica e sapere esattamente quando cambiare il filtro, è quella di dotare il compressore di un sistema di monitoraggio, in mancanza di questo è necessario essere molto conservativi e considerare tutte le ore di ricarica come tutte fossero effettuate nella peggior situazione ambientale riscontrata.

Gestione della cartuccia

Le cartucce fornite dal costruttore del compressore sono costituite da un cilindro in materiale plastico come descritto in precedenza. Queste sono confezionate in particolari ambienti climatizzati e, una volta pronte, sigillate in un particolare involucro di plastica atto a garantire l’assoluta impermeabilità fino al momento dell’apertura della confezione.

Il manuale del compressore in genere consiglia di aprire l’involucro immediatamente prima dell’inserimento nel corpo del filtro, per evitare l’ingresso dell’umidità ambientale.

Il costo delle cartucce fornite dal costruttore è relativamente alto, oltre 100 euro per ogni cartuccia, ciò ha promosso la diffusione della pessima pratica di ricaricare in proprio la cartuccia con materiale filtrante.

La diffusione di questa cattiva abitudine si può riscontrare dagli annunci che pubblicizzano la vendita del materiale filtrante (setaccio molecolare e carbone attivo) e di filtri ricaricabili.

Per quanto detto sopra è evidente l’impossibilità di eseguire la ricarica correttamente perché:

a) la ricarica della cartuccia non è effettuata in un ambiente climatizzato, quindi durante il tempo di ricarica il setaccio molecolare a contatto con l’umidità ambientale perde parte o tutta la sua efficacia;

b) il materiale filtrante è venduto in confezioni grandi, spesso non sigillate correttamente e con materiale idoneo, per cui spesso il setaccio molecolare arriva già parzialmente o del tutto saturo di umidità;

c) le confezioni grandi una volta aperte non sono richiuse in modo corretto, quindi le condizioni del prodotto per le ricariche successive potranno solo peggiorare;

d) in genere bisogna rompere e incollare di nuovo la cartuccia, perché quelle fornite dal costruttore di solito non sono smontabili.

La pratica di ricaricare in proprio la cartuccia potrebbe essere possibile solo se si dispone dell’igrometro per il monitoraggio, in questo caso sarebbe possibile verificare l’efficienza di quanto è stato fatto.

Monitoraggio del filtro

Per un corretto monitoraggio del filtro è sufficiente misurare l'umidità dell’aria in uscita dal compressore con un igrometro di precisione in grado di indicare i mg/m³ di acqua presenti, giacché i filtri sono costruiti in modo che il setaccio molecolare si esaurisca prima del carbone attivo, perciò l'aumento di umidità in uscita indica l'esaurimento del filtro stesso.

Nelle immagini a fianco due igrometri di precisione: il sistema Puracon L&W e il sistema B-Securus Bauer

E' evidente che i compressori di buona qualità e ben mantenuti possono garantire una qualità dell'aria migliore, cosa che è connessa soprattutto alla tenuta delle fasce elastiche dei pistoni.

Di solito una stazione di carica che ha investito nell'acquisto di un compressore "di marca" è in genere più attenta alla qualità dell'aria e al servizio che vuole offrire.

ACCESSORI FONDAMENTALI

Refrigeratore/Condensatore

Si tratta di un sistema frigorifero che raffredda l'aria in uscita dal compressore.
Come abbiamo visto l'aria compressa è raffreddata da apposite serpentine poste nel flusso d’aria generato dalla ventola del compressore, però malgrado la presenza di questo sistema di raffreddamento la temperatura dell'aria in uscita dal compressore è molto elevata.
Un sistema supplementare di refrigerazione è in grado di abbassare la temperatura dell'aria fino a soli +3°C, in tal modo la maggior parte dei vapori residui condensano e sono espulsi prima di raggiungere il filtro.
La durata del filtro dipende dalla temperatura del gas in uscita dall'ultimo stadio.

Ad esempio un filtro che ha una durata di 33 ore a 20°C, a 35°C dura soltanto 10 ore, mentre se l'aria è raffreddata a +3°C la durata del filtro aumenta fino a 6 volte in condizioni normali e fino a 10 volte in clima tropicale.
A parte il fattore economico, tale sistema offre un'ulteriore garanzia sulla respirabilità dell'aria fornita dal compressore.

Refrigeratore Aftercooler L&W

Tabella durata filtro con e senza sistema di raffreddamento fornita dalla Bauer

Refrigeratore B-Kool Bauer

Monitoraggio dell'aria in uscita

E' necessario sapere sempre che cosa stiamo immettendo nelle bombole dedicate alla respirazione subacquea. Esistono strumenti in grado di analizzare l'aria in uscita dal compressore: come già detto è sufficiente misurare l'umidità residua quale indice del buon funzionamento del filtro. Tale sistema dovrebbe essere obbligatorio per legge!

Sistemi di controllo periodico della qualità dell’aria

Esistono strumenti in grado di analizzare l'aria fornita dal compressore rilevando i vari elementi inquinanti presenti nell’aria, come ad esempio idrocarburi, monossido di carbonio, ecc. In genere questi sistemi si possono usare periodicamente prelevando campioni di aria, spesso con procedure difficili per una persona non particolarmente addestrata e spesso con uso di reagenti chimici che hanno problematiche di conservazione, inoltre la precisione dell’analisi mediante reagenti chimici ha una precisione mediocre.
Tali strumenti, senz'altro più costosi di quelli che misurano semplicemente l’umidità residua dell’aria, sono auspicabili, ma anche poter misurare in modo continuo l'umidità residua in tutte le stazioni di ricarica costituirebbe il raggiungimento di un grande traguardo, infatti, come detto sopra, i filtri sono costruiti in modo che il setaccio molecolare si esaurisca prima del carbone attivo: in tal modo l'aumento di umidità in uscita indica inequivocabilmente l'esaurimento del filtro.

ANALISI DELL'ARIA
 

Strumenti di analisi

Per il controllo effettivo dei vari inquinanti esistono varie tecnologie e strumenti in grado di analizzare un campione.
Alcuni strumenti sono portatili e contenuti in una valigetta, ma sono comunque molto costosi e consentono solo un'analisi periodica su campione invece che un monitoraggio continuo.
E' comunque essenziale richiedere un'analisi periodica con questi strumenti fatta da una ditta specializzata. 

Recentemente ci sono ditte che stanno proponendo sistemi di analisi multigas che misurano in "continua" i parametri dei vari gas da tenere sotto controllo, sono utili ma è bene accertarsi che siano forniti di un igrometro di precisione.

Un sistema di analisi multigas in continua

Analizzatori di monossido di carbonio

La tragedia avvenuta nell’agosto 2014 alle Formiche di Grosseto, costata la vita a tre subacquei, ha messo in risalto il problema rappresentato dalla presenza di monossido di carbonio (CO) nella miscela respiratoria.
Questo gas agisce subdolamente perchè è assolutamente inodore e incolore. Il CO ha un'affinità con l'emoglobina del sangue circa 200 volte superiore a quella dell'ossigeno, pertanto riesce a saturare rapidamente l'emoglobina impedendo il trasporto di ossigeno e causando la morte per asfissia.
Bastano quantità minime di monossido di carbonio per uccidere: una concentrazione di CO nell'aria pari a 2000-4000 ppm (0,2%-0,4%) provoca la morte in circa 15 minuti, ma questi dati sono riferiti a pressione normobarica, cioè in superficie, mentre i valori ammissibili sono inversamente proporzionali alla pressione, il che in pratica equivale a dire che l'aria deve essere assolutamente esente da monossido di carbonio!
La causa principale d'inquinamento dell’aria contenuta nelle bombole deriva dall'aspirazione di gas combusti che si trovano in prossimità del compressore, pertanto si richiede massima attenzione nel posizionare il condotto di aspirazione del compressore stesso.
Un’altra possibilità d'inquinamento è nella combustione interna dell'olio di lubrificazione del compressore che trafila attraverso le fasce elastiche e che viene esposto alle alte temperature in fase di compressione.

Esistono comunque in commercio analizzatori di monossido di carbonio a costi assolutamente accessibili, che consentono anche un monitoraggio continuo. Sarebbe opportuno che le stazioni di ricarica si dotassero anche di questo strumento, in quanto il monossido di carbonio non può essere assorbito dal filtro.

Fabio Bartolucci

La campagna "Aria Pulita"

La campagna "Aria Pulita" promossa nel 2015 da Fabio Bartolucci è finalizzata alla diffusione dei seguenti concetti dai quali devono scaturire le azioni necessarie alla risoluzione del problema:

1) Non è possibile gestire il filtro senza un sistema di monitoraggio. Soluzione: obbligatorietà del monitoraggio.

2) Non è possibile ricaricare le cartucce in proprio, soprattutto se non si dispone di un sistema di monitoraggio. Soluzione: divieto uso cartucce non originali.

3) Per necessità di economia di esercizio usare un sistema "refrigeratore/condensatore". Non sarebbe sbagliato rendere obbligatorio anche questo dispositivo.

4) Obbligatorietà del controllo periodico (trimestrale) della qualità dell'aria del compressore.

5) Abilitazione per la gestione di un impianto di ricarica per terzi (negozi, scuole, diving, ecc.)

6) Produzione di materiale didattico e corsi da inserire da parte delle didattiche subacquee.

Per realizzare quanto sopra è necessario agire in varie direzioni:

1) Divulgazione delle problematiche al pubblico con distribuzione di materiale illustrativo.

2) Coinvolgimento delle didattiche e del DAN Europe.

3) Coinvolgimento delle figure e degli enti preposti per modificare la normativa in funzione delle obbligatorietà di cui sopra.

4) Coinvolgimento delle case costruttrici dei compressori.

Per presentare queste azioni al pubblico e la migliore opportunità è data dalla fiera della subacquea EUDI Show, durante la quale sarebbe utile organizzare un convegno su questo tema con il coinvolgimento più ampio possibile.