Un estintore a schiuma può spegnere una batteria al litio? Il test

Le batterie al litio sono presenti ovunque, dai dispositivi portatili, ai mezzi della micro mobilità, dai veicoli industriali fino alle auto elettriche. Quando una batteria al litio di grande capacità si incendia, non è così facile riuscire a controllare e a spegnere le fiamme, lo abbiamo spiegato nella prima mega indagine in Italia sulla sicurezza delle auto elettriche. Un lungo lavoro che ci ha portati tra i relatori del primo convegno nazionale sulla sicurezza delle batterie al litio e permesso di scoprire che esistono svariate sperimentazioni e soluzioni per contrastare il maggiore rischio introdotto dalle batterie al litio, che attualmente resta e non va sottovalutato.

Questo articolo fa parte di uno speciale sullo spegnimento delle batterie al litio che abbiamo voluto realizzare proprio per parlare da un’altra prospettiva di questo problema, raccontandovi le varie soluzioni ad oggi in commercio.

Tra queste Emme Antincendio, specializzata nella produzione di estintori, dichiara di aver trovato una soluzione che è stata sottoposta a test di recente, di cui possiamo raccontarvi i risultati in esclusiva. Con l’occasione abbiamo rivolto a Marco Milli, Managing Director di Emme Antincendio srl, alcune domande per fare chiarezza sulle norme che riguardano gli estintori specifici per batterie al litio.

IL PROTOTIPO DI ESTINTORE SVILUPPATO PER SPEGNERE BATTERIE AL LITIO

La ricerca sugli estinguenti adatti alle batterie al litio è molto attiva e non riguarda solo gli incendi delle auto elettriche. Ci sono molti contesti in cui è difficoltoso, poco pratico o poco conveniente utilizzare grandi quantità d’acqua all’interno di edifici, capannoni industriali o presso stazioni di ricarica dove c’è un rischio elettrico. E’ corretto quindi ricordare che sullo spegnimento di batterie di elevata capacità c’è ancora tanto da lavorare a livello di estintori. Le indicazioni infatti ne prevedono l’esistenza in prossimità delle stazioni di ricarica pubbliche ma nella circolare del 2018 dei VVFF si parla di “estintori portatili idonei all’uso su impianti o apparecchi elettrici in tensione”, senza un chiaro riferimento all’efficacia su incendi con batterie al litio.

A questo scopo Emme Antincendio srl ha realizzato un prototipo di estintore destinato ad essere impiegato per spegnere incendi sulle batterie al litio. I test più recenti di cui vi riportiamo in esclusiva i risultati, sono stati condotti sulla batteria di trazione di un carrello elevatore elettrico. Le prove effettuate con la verifica da parte dell’ente accreditato MTIC InterCert hanno permesso di valutare l’efficacia del prototipo di estintore a schiuma con carica estinguente 50 litri “Lith-M 2” su una batteria al litio X-LiMo da 24 V – 200 Ah – 5,076 kWh, carica al 98% e del peso di 70 kg. Come ci spiega Marco Milli ai paragrafi successivi, sono in programma anche altri test su batterie al litio per autoveicoli. In questo momento sono già stati svolti test su batterie di capacità fino a 750 Wh, batterie destinate a impieghi “domestici”, con estintori con carica nominale di 6 litri. Ecco i dettagli del test inerente l’estintore impiegato per batteria da 5,076 kWh.

COM’E’ STATO EFFETTUATO IL TEST DI SPEGNIMENTO

Il test dell’estintore sviluppato da Emme Antincendio srl è servito a verificare l’efficacia di un solo estintore per spegnere una batteria al litio e contenere l’incendio, senza riaccensioni per almeno 8 minuti. Questa finestra temporale è necessaria per consentire di spostare in sicurezza la batteria dopo l’utilizzo dell’estintore e intraprendere le operazioni previste dal piano di sicurezza aziendale. L’estintore utilizzato nel test è del tipo carrellato a base d’acqua con additivi schiumogeni, con una capacità nominale di 50 litri, certificato secondo la norma vigente EN 1866-1. Ecco in breve le condizioni del test e a seguire i risultati:

• la batteria al litio è stata testata senza rimuovere la scocca esterna di protezione. Questa condizione comporta un’azione meno diretta dell’estinguente, ma rende la prova di spegnimento più realistica;
• la batteria è stata sottoposta a un ciclo di carica completa prima del test;
• l’innesco della batteria al litio è avvenuto mediante la fiamma generata con GPL a una distanza di 25 cm al di sotto della batteria, fino alla fuoriuscita di fiamme dalla batteria. Portando così la batteria al suo punto di infiammabilità legata allo stress dovuta al surriscaldamento.

A causa della presenza dell’involucro della batteria, la durata dell’innesco della batteria è stata oltre 18 minuti. Nel video qui sotto si può vedere chiaramente che da questo istante le fiamme diventano più alte per la combustione del litio. Una volta innescata la batteria, è stata interrotta l’erogazione di GPL e si è atteso un tempo di 1 minuto e 30 secondi prima di intervenire con l’estintore. Come ci spiega l’azienda, questa pausa è stata adottata per analogia con le tipiche prove di spegnimento, considerando inoltre che normalmente l’azione dello spegnimento non avviene quasi mai subito dopo l’innesco.

RISULTATI DEL TEST CON ESTINTORE EMME ANTINCENDIO SU BATTERIA AL LITIO

Trascorsa la pausa successiva all’innesco, è stato azionato l’estintore a schiuma da 50 litri “Lith-M 2” fino a completa scomparsa delle fiamme. Come accade in condizioni di thermal runaway, si sono susseguite in totale 8 riaccensioni spontanee, alternate all’azione dell’estintore. L’efficacia dell’estinguente fa sì che lo spegnimento iniziale richieda appena 70 secondi. Solo trascorsi circa 8 minuti e 30 secondi dall’innesco, il settimo spegnimento è più lungo (224 secondi). Dopo 8 minuti trascorsi senza ulteriori riaccensioni la prova è stata considerata superata. Il test ha quindi dimostrato che:

• l’estintore a schiuma del tipo utilizzato risulta efficace nello spegnimento di batterie al litio di capacità uguale o inferiore a 5,1 kWh;
• al termine dello spegnimento completo della batteria, la capacità di scarica residua dell’estintore permette una scarica ulteriore di spegnimento.

Questi risultati ci hanno spinto ad approfondire ulteriormente alcuni aspetti che riguardano in modo ampio gli incendi di batterie al litio e con l’occasione abbiamo chiesto a Marco Milli della Emme Antincendio srl di rispondere ad alcune domande.

Qual è lo stato normativo attuale sugli estintori in Italia ed in Europa in riferimento allo spegnimento delle batterie al litio?

“Attualmente non è presente nessuna norma, nemmeno di carattere volontario, che preveda una classe specifica di fuoco per incendi generati dalle batterie litio-ioni. Circolano voci, non confermate, in merito al fatto che al CEN si stia lavorando in questo senso. Da informazioni assunte, risulta che il medesimo Organismo Europeo abbia preso in considerazione, quale traccia di riferimento, il test report emesso dal Laboratorio Italiano MTIC INTERCERT s.r.l., certificazione appositamente strutturata per questa casistica. Il test report è nella disponibilità di EMME Antincendio s.r.l.”.

Cosa ne pensate di questa enorme diffusione delle batterie al litio ed il crescente numero di incendi legati all’uso delle stesse?

“Al di là del nostro pensiero, i fenomeni esplosione/incendio, che interessano con sempre maggior frequenza la mobilità elettrica, sono ormai all’ordine del giorno. Le modalità di intervento, intese come il corretto approccio, sono contrastanti, ma ad onore del vero, a livello di sperimentazione, sono i privati che stanno investendo per arrivare a soluzioni praticabili. I test in piccola scala, a nostro avviso, non forniscono un contributo attendibile. Risulta indispensabile agire su scala reale, quindi, con pacchi batterie in dotazione ai veicoli BEV – MHEV – PHEV. Batterie nuove di fabbrica con carica al 99%. Da non sottovalutare poi gli incendi che coinvolgono e-bike e monopattini. Purtroppo, il numero delle vittime causate dalle batterie litio-ioni è in continuo aumento, tant’è, che sono sempre più numerosi gli Stati che stanno adottando contromisure per contrastare questo tipo di incidente”.

Avete fatto dei test per dimostrare l’efficacia del vostro prodotto sulle batterie al litio più grandi?

“I risultati sono assolutamente incoraggianti, infatti, la sperimentazione da noi intrapresa ci spinge ad aumentare di volta in volta il potenziale della batteria sulla quale intervenire. A breve, il Centro Prove antincendio di RT CERT, col quale collaboriamo, dovrà eseguire un test su un pacco batteria litio-ioni di 90 kWh 48V in dotazione ad un autobus. Lo scopo della prova sarà quello di poter osservare con l’idonea strumentazione (termocamera/pirometro – termocoppie ecc.) gli effetti dell’esplosione/incendio procurati. Per quell’occasione, si sta concordando di poter sfruttare l’evento anche ai fini dell’accertamento della capacità estinguente di un nostro estintore da litri 100/150. In caso di esito positivo, verrebbe posata una pietra miliare nell’ambito del controllo/estinzione degli incendi generati da batterie al litio”.

Esiste una procedura di prova standardizzata per gli estinguenti adatti alle batterie al litio?

“Non esiste una procedura ufficiale standardizzata. Il protocollo steso in collaborazione fra MTIC INERCERT ed RT CERT è frutto dell’esperienza ultra settennale maturata da RT CERT nel settore fire-testing applicato ai veicoli elettrici ed ibridi, che seguono la norma internazionale conosciuta con la sigla di ECE R 100 Rev. 2. Tale norma però, stabilisce tempi di esposizione del veicolo o della batteria ridotti:

– 60 secondi di pre-accensione per far raggiungere alle fiamme la massima temperatura (circa 870° C);

– 70 secondi di esposizione della vettura o della batteria alla fiamma libera;

– 60 secondi di esposizione a fiamma condizionata.

Al termine, la vettura o la batteria dovranno restare in osservazione per 3 ore, superati i quali, potrà conseguire la certificazione da parte del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti. Il Centro Prove RT CERT è l’unico autorizzato ed in grado di effettuare questo tipo di attività”. Purtroppo in alcuni casi, batterie al litio di auto elettriche si sono incendiate anche diverse settimane dopo un incidente, ndr.

Pensate che si potrà mai arrivare allo spegnimento di un’auto elettrica con il solo estintore?

“Al momento, causa l’assenza di riscontri oggettivi provenienti da test condotti su scala reale, cioè pacchi batterie di grandi dimensioni, è difficile azzardare pronostici, anche se prevale un senso di ottimismo. La sperimentazione che EMME Antincendio sta conducendo da oltre un anno, ha fornito evidenze importanti, in considerazione del fatto che, se all’aumentare del potenziale della batteria corrisponde un incremento dell’estinguente, le condizioni d’intervento sono rimaste bilanciate. L’obiettivo fissato è quello di poter raggiungere il risultato con quantitativi di estinguente accettabili e comunque disponibili nell’immediato. Saranno poi le leggi a determinare le procedure di prevenzione da attuare per far fronte a questa tipologia di rischio. I dati che oggi ci vengono forniti, parlano di quantitativi di acqua enormi (fino a 30 mila litri consiglia Tesla, ndr) per poter far fronte a incendi con questa classificazione”.

Ci sono agenti estinguenti che obbligano per legge alla bonifica del luogo dopo l’incendio e allo smaltimento delle acque di estinzione e/o bonifica?

“Non siamo a conoscenza di obblighi normativi inerenti alla bonifica del luogo dopo l’incendio e al relativo smaltimento delle acque di estinzione, ma sono presenti alcuni regolamenti che trattano la gestione dello smaltimento rifiuti e ripristino ambientale. Quello possiamo dire in merito è che il Testo Unico in materia di salute e sicurezza sul lavoro, DL 9 aprile 2008 n. 81, e tutti i luoghi di lavoro devono rispettare tali requisiti con eventuale bonifica a seguito dell’incendio. Anche le aziende specializzate per interventi di bonifica post incendio devono rispettare tali normative in ambito di sicurezza nei luoghi di lavoro. Per quello che riguarda lo smaltimento rifiuti a seguito dell’incendio il riferimento normativo è il DPR 915 del 10 settembre 1982 in attuazione delle direttive europee CEE n. 75/442, CEE n. 76/403 e CEE 78/319. È perciò obbligo lo smaltimento di materiali pericolosi da parte di ditte autorizzate. Inoltre durante un incendio si disperdono nell’aria sostanze chimiche inquinanti e lo stesso spegnimento può generare liquidi contaminanti. È quindi necessario seguire la normativa di riferimento descritta nel regolamento Decreto Ministeriale 471 del 25 ottobre 1999 (Criteri, procedure e modalità per la messa in sicurezza, la bonifica e il ripristino ambientale dei siti inquinati).”

Ci sono delle discussioni a livello europeo sull’impatto ambientale degli estinguenti?

“Negli estintori a schiuma attualmente in commercio, sono presenti degli additivi contenenti fluorurati che aiutano a effettuare azione di spegnimento su focolari di classe B (liquidi infiammabili come benzine, idrocarburi, solventi, etc.). Questi additivi, con il loro effetto filmante, impediscono ai vapori dei liquidi infiammabili di entrare in contatto con l’ossigeno. La loro struttura chimica a catena di carbonio-fluoro è ritenuta però dannosa per l’ambiente e per la salute dell’uomo perché queste sostanze permangono nell’aria. Quindi sono per questo ora regolamentate dalla Convenzione Internazionale di Stoccolma che ha introdotto restrizioni sui PFOS e relativi composti ed esteso le restrizioni ai PFOA e derivati:

– regolamento EU 2017/1000 (giugno 2017), modifica le restrizioni nell’allegato XVII del REACH;

– regolamento EU 2019/1021 (POPs Regulation), attua le restrizioni ai PFOS e derivati;

– regolamento EU 2020/784, estende le restrizioni ai PFOA e derivati;

– il 14 ottobre 2020 la commissione europea ha adottato la propria strategia in materia di sostanze chimiche sostenibili, quindi la messa al bando per tutti i PFAS non essenziali o per cui non esistono alternative.

Per gli schiumogeni antincendio ci sono attive restrizioni ed obblighi sullo stoccaggio ed utilizzo di particolari prodotti contenenti PFOS e PFOA ed in futuro per altri PFAS. Il regolamento 2017/1000/CE è entrato in vigore il 4 luglio 2020 e prevede che tutti i prodotti (sostanze, miscele e articoli) devono contenere meno di 25 ppb di PFOA e meno di 1000 ppb di tutti i suoi precursori (qualsiasi composto chimico fluorurato con catena C8). Questo in coerenza con l’entrata in vigore delle restrizioni sul PFOA prevista dal regolamento (CE) 1907/2006 (REACH).  Tuttavia il regolamento consente un’esenzione sulle schiume antincendio fino al 2025 quando l’utilizzo di questi composti contenenti PFOA non sarà più consentito.

Nel nord Europa questi composti sono già stati banditi in alcuni Paesi. Le sostanze alternative non contenenti PFAS, sono descritte come “FLUORINE- FREE” ed è su questa prospettiva che Emme Antincendio srl dal 2020 è in fase di ricerca e studio di queste nuove sostanze in collaborazione con i propri partner europei. Grazie a questi impegni e sforzi nel 2022 abbiamo ottenuto la certificazione EN 3/7 presso il laboratorio APRAGAZ di Bruxelles, con il superamento delle prove di spegnimento previste per il primo estintore da 6 litri a schiuma con estinguente “FLUORINE-FREE” modello 22066-9. Questo estintore è tra i primi in Europa ad aver ottenuto questo riconoscimento e idoneità all’utilizzo ai fini della protezione antincendio utilizzando schiumogeni in conformità al regolamento 2017/1000/CE “FLUORINE-FREE” con capacità di spegnimento per le classi di fuoco A (materiali solidi), classe B (fuochi derivanti da liquidi), classe F (fuochi derivanti da oli vegetali o origine animale – utilizzo nelle cucine) e il superamento della prova dielettrica. Ad oggi risulta essere UNICO estintore in Italia omologato secondo Decreto Ministeriale con queste caratteristiche tecniche e con schiumogeno “FLUORINE FREE”.

Nel corso del 2022, Emme Antincendio ha effettuato inoltre delle prove di spegnimento secondo regolamento volontario tramite MTIC InterCert, per l’idoneità di questo estintore “FLUORINE-FREE” per fuochi derivanti da incendi di batterie al litio, risultando così unico in Europa ad aver superato la prova su una batteria da 750 Wh con questa tipologia di agente estinguente”.