Un tempo, quasi ogni casa, azienda e fabbrica aveva almeno un camino o una ciminiera che emetteva un flusso di fumo. Quando le case erano sparse e le fabbriche erano piccole, il fumo poteva non sembrare una vera preoccupazione. Man mano che le popolazioni e le fabbriche crescevano, tuttavia, l'effetto di tutti quei camini fumanti divenne molto più evidente.
Definizione del fumaiolo
I fumaioli sono grandi tubi simili a camini che consentono al fumo e ai gas di fuoriuscire dagli edifici. Il primo uso del termine ciminiera è apparso nel 1836, all'inizio della rivoluzione industriale. Mentre ciminiera può essere scritta come due parole ("camino"), la parola composta ciminiera è l'ortografia preferita. Il termine Pila di camini si riferisce alla parte del camino sopra il tetto.
Sebbene camino è un'altra parola per ciminiera, generalmente la gente usa camino quando si fa riferimento alla canna fumaria delle case, e ciminiera quando si fa riferimento a ciminiere di fabbriche commerciali o centrali elettriche.
Design del fumaiolo
I progetti di ciminiere devono essere sufficientemente alti da rilasciare gas e fumo sopra lo strato di inversione locale. Il fumo poi si alza e si disperde invece di depositarsi nelle immediate vicinanze. Le inversioni di superficie si verificano, di solito di notte, quando il terreno freddo raffredda l'aria direttamente sopra e l'aria fredda più pesante rimane al suo posto. Le inversioni notturne possono essere spesse poche centinaia di piedi, quindi le ciminiere devono essere progettate per essere più alte delle condizioni locali.
Poiché il fumo deve salire, le coperture antipioggia potrebbero non essere consentite. I progettisti devono anche considerare in che modo gli edifici circostanti o le caratteristiche naturali possono influire sul flusso di gas e fumo rilasciati.
Gli stack moderni possono avere precipitatori elettrostatici installato per catturare il particolato (cenere e fuliggine) per ridurre l'inquinamento atmosferico. Questi precipitatori utilizzano due elettrodi. Il primo elettrodo fa sì che la fuliggine o la cenere sviluppino una carica negativa. Il secondo elettrodo ha una forte carica positiva che attrae e trattiene le particelle. I precipitatori elettrostatici variano a seconda del tipo di fuliggine e cenere che viaggiano attraverso la ciminiera.
Il traffico aereo richiede un'ulteriore considerazione di sicurezza per le ciminiere: devono avere luci per avvertire gli aerei. A seconda dell'area, la centrale elettrica e le ciminiere della fabbrica possono essere alte più di 900 piedi.
Fumo del fumaiolo e inquinamento dell'aria
In generale, l'inquinamento dell'aria esterna include polveri sottili, gas nocivi e ozono troposferico. Le particelle fini provengono dalla combustione di combustibili come legno, petrolio, gas naturale, benzina e carbone. I gas nocivi includono anidride solforosa, ossidi di azoto, anidride carbonica, monossido di carbonio e vapori chimici. L'ozono troposferico risulta dallo smog urbano che reagisce alla luce solare.
Le centrali elettriche che bruciano combustibili fossili, in particolare il carbone, richiedono ciminiere per rilasciare il fumo e i gas generati durante la combustione. Le ciminiere più alte riducono l'impatto degli inquinanti sull'area locale diffondendo gli inquinanti rilasciati su un'area più ampia.
Gli inquinanti derivanti dalla combustione del carbone variano in base alla chimica del carbone, ma in generale, la combustione del carbone rilascia anidride carbonica, monossido di carbonio, anidride solforosa, ossidi di azoto, mercurio, arsenico e benzene. Circa il 40% dell'elettricità mondiale proviene da impianti a carbone. Il Sudafrica genera circa il 94 percento della sua elettricità bruciando carbone, mentre India e Cina generano dal 70 al 75 percento della loro elettricità bruciando carbone.
Generatori di carbone e inquinamento atmosferico
L'Agenzia per la protezione dell'ambiente richiede che le centrali elettriche a carbone facciano controllare annualmente le emissioni dei camini da un revisore indipendente. Nonostante questi test, l'inquinamento atmosferico degli impianti di produzione di energia provoca circa 52.000 morti premature negli Stati Uniti, secondo un 2013 MIT studio, con un numero maggiore di decessi che si verificano negli Stati Uniti orientali, dove il carbone ha un contenuto di zolfo più elevato. L'inquinamento atmosferico generato dal carbone rilasciato attraverso le ciminiere ha storicamente avuto conseguenze altrettanto mortali.
Nel dicembre del 1952, il fumo combinato del carbone ardente rilasciato dai camini domestici di Londra e dalle ciminiere delle fabbriche divenne particolarmente denso. Un'improvvisa inversione di temperatura ha intrappolato il fumo. Gli ossidi di zolfo nel fumo hanno reagito con il vapore acqueo nella nebbia per formare goccioline di acido solforico. Queste goccioline hanno particolarmente colpito quelli con condizioni polmonari esistenti.
Il grande smog di Londra del 1952 causò direttamente e indirettamente la morte di circa 12.000 persone. Inoltre, un recente studio su bambini di età inferiore a un anno o le cui madri erano incinte durante il Grande Smog ha rilevato un'incidenza di asma superiore di circa il 20%.