Sviluppo di un approccio quantitativo per la valutazione dei rischi connessi al trasporto di merci pericolose

L’oggetto del presente lavoro di tesi è la valutazione dei rischi connessi col trasporto di merci pericolose attraverso lo sviluppo di un approccio innovativo basato sulla teoria dei grafi. Il trasporto delle merci pericolose costituisce un aspetto di particolare rilievo della più vasta questione del rischio industriale, e mentre nell’affrontare il rischio industriale derivante dagli impianti fissi esiste una maggior omogeneità e attendibilità dei dati raccolti, analizzando il rischio derivante dal trasporto di sostanze pericolose, il problema principale è quello conoscitivo che nasce dalla difficoltà di raccogliere le informazioni le quali risultano essere scarse e frammentarie. Inoltre le metodologie di quantificazione del rischio QRA (Quantitative Risk Assessment) sono nate con riferimento ad impianti fissi, pertanto la loro estensione al trasporto di sostanze pericolose comporta notevoli difficoltà pratiche. A partire dall’analisi dei dati degli incidenti verificatisi nel trasporto stradale, ferroviario, navale e in condotte sono stati identificati i principali scenari che coinvolgono il trasporto di sostanze pericolose. L'analisi ha sollevato la questione della necessità di sistemi e procedure di protezione e prevenzione in grado di evitare, o almeno ritardare i fenomeni generati dalla fuoriuscita di sostanze infiammabili e tossiche dai mezzi di trasporto. Analizzando il contesto normativo italiano, si può osservare come il trasporto di sostanze pericolose non sia disciplinato da leggi nazionali, ma venga piuttosto affidato ad alcuni accordi internazionali, i più noti dei quali sono: ADR, RID e ADN relativi rispettivamente al trasporto stradale, ferroviario e navale. Tali accordi però non contemplano aspetti di grande rilevanza in quanto potenziale fonte di pericolo, come, ad esempio, l’attraversamento di grandi sistemi urbanistici, di centri urbani e di zone particolarmente vulnerabili. È stata effettuata un’analisi bibliografica per valutare lo stato dell’arte delle metodologie per l’analisi del rischio nel trasporto di merci pericolose, di seguito indicata con TRA (dall’inglese “Transportation Risk Assessment”). Successivamente è stata effettuata un’analisi bibliometrica sfruttando strumenti all’avanguardia, come il software di mappatura (open source) VOSviewer, per indagare la tendenza, la distribuzione geografica, temporale e dei gruppi di ricerca legati agli articoli riguardanti la TRA. Dall’analisi bibliometrica è emerso che, negli anni successivi all’emanazione del decreto legislativo relativo alla “Seveso II”, le attività di ricerca nell’ambito della TRA sono aumentate notevolmente. Mentre, in seguito all’emanazione della direttiva “Seveso III” nel 2012, si è assistito ad un calo dell’interesse e ad una riduzione degli articoli di ricerca nell’ambito della valutazione del rischio nel trasporto di merci pericolose. Nel presente lavoro di tesi, la parte di sviluppo metodologico e l’applicazione a casi studio industriali, si è concentrata sul trasporto di materiali pericolosi mediante canali navigabili. Nonostante il minor numero di incidenti riscontrato rispetto alle altre modalità di trasporto, è di fondamentale importanza approfondire la ricerca in tale ambito in quanto le maggiori quantità di sostanze trasportate mediante imbarcazioni possono generare scenari con una magnitudo in molti casi maggiore rispetto alle altre modalità di trasporto indagate. Il rischio principale, per quanto riguarda il trasporto di merci pericolose mediante canali navigabili, è la collisione, non solo nel corso della navigazione ma anche durante la fase di attracco e durante le fasi di carico/scarico. In particolare, è stato sviluppato un metodo innovativo per la valutazione della sicurezza nel trasporto merci pericolose basato sulla teoria dei grafi che permette di effettuare una valutazione del rischio connesso alla movimentazione delle merci pericolose in modo rapido ed efficace. Sono state selezionate metriche di grafo specifiche (Closeness, Degree, Strength e Betweenness) che permettono di studiare la criticità del trasporto di merci pericolose tenendo in considerazione la presenza di impianti e attività situate nei pressi della rete di trasporto. La teoria dei grafi è stata applicata al caso studio mediante simulazioni sviluppate sul software “R” di “R – Graphics” (con l’aggiunta dell’apposito pacchetto “i-graph”) che hanno permesso di calcolare le metriche selezionate e ottenere una rappresentazione grafica dei grafi. La metodologia sviluppata è stata applicata inizialmente ad un caso semplificato, costituito da una bettolina che trasporta un serbatoio di GPL (gas di petrolio liquefatto). L’obiettivo è quello di validare tale metodologia utilizzando per lo stesso caso semplificato un’analisi del rischio convenzionale (TRA), procedura ben consolidata ma più complessa e laboriosa. L’analisi delle conseguenze degli scenari incidentali è stata effettuata attraverso il codice PHAST 7.1 (sviluppato da DNV-GL), basato sull’implementazione di modelli integrali per la valutazione degli effetti fisici connessi con incendi, esplosioni e dispersioni tossiche. La validazione del caso semplificato ha permesso di estendere tale proceduta ad un caso reale rappresentato da una nave che trasporta gas naturale liquefatto (LNG) nel canale di ingresso di un porto industriale. Sono stati analizzati i possibili scenari relativi all’effetto domino innescato dalla nave sui serbatoi (contenenti sostanze infiammabili e tossiche) e sulle attività caratterizzate dalla presenza di persone nei pressi del canale. Inoltre sono state analizzate diverse configurazioni che riguardano le procedure di prevenzione a bordo della nave (raffreddamento delle linee, preliminare allo scarico del liquido criogenico in porto), l’applicazione delle protezioni antincendio ai serbatoi ed è stato contemplato l’utilizzo dei rimorchiatori di tipo “normale” e di tipo “Fire Fighting”. Il software “R” ha permesso di calcolare le metriche di ciascun grafo (Closeness out, Degree out, Strength out e Betweenness) attraverso le quali è stato possibile determinare un ranking di criticità delle diverse configurazioni in modo da individuare quelle più vantaggiose. A tale scopo è stata effettuata un’analisi di ottimizzazione mediante il metodo del punto di riferimento, in cui dati due criteri X (costo) e Y (closeness out), vengono comparate in un grafico le diverse alternative costituite da coppie di valori dei criteri. In questo modo è possibile scegliere la strategia ottimale per quanto riguarda i costi e la protezione delle apparecchiature. In base ai risultati ottenuti è possibile affermare che la procedura basata sulla teoria dei grafi può essere applicata in modo rapido ed efficace in situazioni complesse, come quella rappresentata da una metaniera che entra in un porto industriale, al contrario un’analisi mediante la TRA avrebbe richiesto una quantità di dati e tempi maggiori. La metodologia si è quindi dimostrata uno strumento efficace per la valutazione del rischio connesso al trasporto di sostanze pericolose tenendo in considerazione il rapporto diretto con le attività industriali e imprenditoriali insediate nelle immediate vicinanze delle reti di trasporto