I TERMOVALORIZZATORI

COME RISOLVERE IL PROBLEMA DEI RIFIUTI?
TERMOVALORIZZAZIONE E INCENERIMENTO

di Giancarlo Cuttica, ARPA Piemonte


Introduzione
Il problema dello smaltimento dei rifiuti in Italia si è notevolmente aggravato nell'ultimo decennio a causa dell'aumento della quantità di rifiuti prodotti da parte di ogni singolo cittadino, in considerazione anche dell'avvento di prodotti monouso e del maggiore utilizzo di imballaggi.
Nonostante i rifiuti siano fonti disponibili e rinnovabili da cui recuperare energia e materiali, la maggior parte di essi (oltre il 70%) continua ad essere conferita in discarica, rinunciando così alla possibilità di sfruttare le potenzialità energetiche e di materiali dei rifiuti, mentre risulta ancora scarsa la frazione destinata all'incenerimento (8%), al riciclaggio o altre tecniche di trattamento (13.5 % circa).
Il quadro italiano così descritto è in netta contrapposizione con la situazione esistente nella maggioranza degli altri paesi europei, dove i rifiuti sono considerati già da tempo una risorsa energetica importante, come possibile alternativa ai combustibili fossili, e dove la termovalorizzazione è una tecnica ormai diffusa con cui trattare gran parte (dal 35 al 75 %) dei rifiuti solidi urbani ed assimilabili prodotti.

Tra le soluzioni alternative alle discariche, un ruolo sicuramente importante spetta alle tecnologie di trattamento termico.
Per rispondere a queste esigenze sono oggi disponibili un gran numero di processi di trattamento termico che includono, in aggiunta all'incenerimento, i processi di pirolisi e di gassificazione, o la combinazione di questi processi nei modi più disparati.

L'incenerimento permette una notevole riduzione dei materiali da conferire in discarica: i residui solidi sono il 32.9 % in peso rispetto alla quantità di rifiuto entrante e circa il 10 % in volume. L'incenerimento risulta perciò una soluzione molto efficace per lo smaltimento dei rifiuti solidi e, attraverso l'utilizzo di opportune tecniche di abbattimento degli inquinanti negli effluenti prima della loro immissione nell'ambiente esterno, è possibile contenere l'impatto ambientale ben al di sotto dei limiti imposti dalla attuale normativa vigente.

La preselezione del rifiuto a monte dell'incenerimento deve essere valutata da un punto di vista di bilancio economico complessivo, infatti più cresce l'efficienza di separazione, più il rifiuto si avvicina alle caratteristiche di un vero combustibile.
Il sistema futuro di gestione dei rifiuti prevede, nell'ambito della fase di raccolta, sia sistemi di raccolta differenziata che sistemi di selezione automatica del rifiuto indifferenziato. Le tecniche di riciclaggio vengono applicate alla frazione di rifiuti recuperata con la raccolta differenziata.

Per le varie frazioni separabili attraverso procedure automatizzate sono previsti:
- trattamenti di stabilizzazione della frazione prevalentemente organica (dal 30 al 40 % sul tal quale);
- trattamenti per la produzione di combustibile da rifiuti (RDF) per la frazione ad elevato potere calorifico (dal 20 al 30%) da destinare all'incenerimento;
- recupero per materiali quali ferro etc. (5 - 10 %);
- conferimento in discarica per una frazione secca pari al 15 - 20 % del rifiuto tal quale.
I residui non riciclabili derivanti dalla raccolta differenziata sono destinati all'incenerimento, alla discarica o al compostaggio, a seconda delle caratteristiche chimico - fisiche di ogni classe merceologica (potere calorifico, contenuto organico, etc.).

Sviluppi della ricerca nel campo dell'incenerimento di rifiuti
Le principali problematiche tecnologiche attualmente affrontate dagli operatori nel settore dell'incenerimento di rifiuti sono, in ordine di importanza:
- recupero ceneri
- struttura del forno
- sistemi di combustione
- stabilizzazione delle ceneri
- recupero di energia
- monitoraggio delle diossine
- sistemi Denox (sistemi di riduzione degli NOx)
- sistemi per la riduzione delle diossine
- rimozione del mercurio
- filtri per il particolato
- analisi automatiche
- trattamento delle acque reflue
- ricaduta degli inquinanti al suolo.

Si può osservare che la problematica predominante nel trattamento termico dei RSU (rifiuti solidi urbani) è il recupero e la stabilizzazione delle ceneri; inoltre risultano particolarmente studiati la progettazione del design della griglia e del forno e i vari sistemi di combustione, allo scopo di ottimizzare i parametri tecnologici del processo e la sua efficienza di termodistruzione.

I principali filoni di indagine e di miglioramento tecnologico, oltre a quelli relativi al recupero e al riutilizzo dei residui di combustione (ceneri e scorie), si possono riassumere nei seguenti punti:

* Pretrattamento chimico - fisico dei rifiuti: studio degli effetti di una preselezione a monte della camera di combustione, operata per ottenere combustibile da rifiuti (RDF), che ottimizzi la gestione della combustione, garantendo la "qualità" delle scorie e delle emissioni inquinanti.
* Depurazione e strategia di controllo degli effluenti gassosi: le ricerche in questo settore sono numerose e spaziano dalle tecnologie applicative di depurazione e controllo dei fumi, alle sperimentazioni specialistiche di laboratorio indirizzate a ricavare meccanismi e cinetiche di reazione. Di notevole interesse risulta essere il processo NEUTREC che ha sviluppato un sistema a secco/semisecco di abbattimento degli inquinanti nei fumi derivanti da incenerimento di rifiuti, a base di bicarbonato di sodio; questo permette di ottenere elevata efficienza di neutralizzazione dei gas acidi.
Con i sistemi di depurazione a secco sui fumi viene operata la rimozione dei gas acidi e, addizionando del carbone attivo si realizza la rimozione di diossine e mercurio. L'abbattimento del particolato è praticato con elettrofiltri o filtri a maniche.

I sistemi a semisecco si differenziano dai sistemi a secco in quanto il reagente è introdotto come soluzione nebulizzata. Anche in questo caso si può dosare carbone attivo in polvere ed è richiesta la depolverazione finale.
I sistemi ad umido sono caratterizzati dalla presenza di torri di lavaggio a spruzzo, a piatti o a corpi di riempimento per l'assorbimento dei gas acidi, il mantenimento di basse temperature dei liquidi di lavaggio favorisce anche la condensazione di alcuni metalli. La depolverazione può avvenire con Venturi scrubber, filtri a maniche, elettrofiltri a secco o ad umido o una loro combinazione.

* Tecniche di monitoraggio dei terreni circostanti gli impianti: sono state elaborate ricerche sull'utilizzo di bioindicatori per la determinazione della concentrazione di microinquinanti nel suolo e dei loro effetti sull'agricoltura.
* Tecniche di monitoraggio degli inquinanti in emissione e acquisizione dei dati in remoto: la disposizione di sistemi di monitoraggio in continuo nelle emissioni di impianti di incenerimento è ormai stabilita dalle vigenti normative e può essere correlata alla gestione dell'impianto visualizzata attraverso sistemi di trasmissione (via modem) ai centri di controllo e/o agli enti amministrativi.
* Campionamento costante dei microinquinanti (diossine, etc.) in emissione: oltre ai previsti controlli da effettuarsi periodicamente per la verifica del rispetto dei limiti in emissione, sono stati sviluppati sistemi di campionamento che permettono di studiare i fattori di emissione di tali inquinanti nel tempo (campionamento di circa un mese).
* Vincolo del recupero energetico nei processi di incenerimento: le attuali normative in materia di incenerimento e di termoutilizzazione dei rifiuti impongono, per la realizzazione dei nuovi impianti, l'effettuazione del recupero energetico.
* Sistemi di combustione e struttura del forno di incenerimento: le principali tipologie di forni attualmente impiegate per i rifiuti solidi sono a griglia, a tamburo rotante, a letto fluido, a piani multipli. Mentre i forni a griglia sono generalmente destinati all'incenerimento di RSU, i forni a tamburo rotante e a letto fluido trovano impiego nello smaltimento di rifiuti industriali.
La tecnologia dell'incenerimento è stata molto migliorata nel corso del tempo, soprattutto riducendo la formazione di CO (monossido di carbonio) e NOx (ossidi di azoto) durante la combustione.
Il processo richiede un combustibile di supporto durante l'avviamento, ma al di sopra del 40-50% del carico di processo si auto-sostiene. La preselezione del rifiuto, mirata all'aumento del potere calorifico del rifiuto, permette la riduzione dell'uso di combustibili ausiliari.
Oggi la tecnologia più comune per recuperare energia dai RSU è il forno a griglia combinato con caldaia a recupero, che normalmente genera vapore a pressione non elevata.
Una alternativa è quella di bruciare i rifiuti nelle centrali a carbone. Questa soluzione presenta il vantaggio di un basso costo specifico di investimento.
* Ricaduta degli inquinanti al suolo e verifica di impatto ambientale: per lo studio degli effetti in termini di qualità dell'aria determinati dal sistema di termodistruzione dei rifiuti possono essere utilizzati dei modelli diffusionali che possono rappresentare le fenomenologie di diffusione e di ricaduta al suolo degli inquinanti sia gassosi che particellari.
Per una corretta valutazione dei reali effetti di aggravio delle condizioni di antropizzazione della zona in cui insiste l'inceneritore, possono essere individuate aree come recettori sensibili in cui collocare stazioni di monitoraggio della qualità dell'aria.

Utilizzo dell'energia da rifiuti
Un problema caratteristico dei paesi industrializzati è quello dell'approvvigionamento di energia; ciò vale soprattutto per i paesi privi di fonti energetiche proprie o che ne hanno una quantità insufficiente al proprio fabbisogno, come nel caso dell'Italia.
Parte della problematica può essere affrontata e risolta con il recupero di energia dai processi di incenerimento.
Il concetto fondamentale di ogni tecnologia di termovalorizzazione è la trasformazione del rifiuto in energia con la migliore efficienza ed al minimo costo possibili. L'energia ricavata dai rifiuti può rappresentare una fonte di reddito tale da alterare significativamente il bilancio economico della gestione dei rifiuti.

Nell'ottica di un risparmio energetico spinto il teleriscaldamento, accoppiato ad impianti di termodistruzione di rifiuti, consente di trasformare i comprensori industriali che hanno grande produzione di scarti termoutilizzabili in veri e propri bacini energetici.

Progetto di termoutilizzazione
La scelta tecnologica del processo può essere effettuata sulla base di criteri decisionali orientati su due concetti limite:
1. minimi impatti, minimi residui e migliore tecnologia disponibile e che gli stessi siano adeguatamente rappresentati come informazione e conoscenza ai cittadini
2. massimizzazione del profitto economico in termini di recupero energetico affinché gli impianti vengano adeguatamente gestiti.

L'estremizzazione di ognuno dei due concetti può portare il progetto fuori dal criterio di "sostenibilità" per aspetti economici in un caso, e per aspetti ambientali nell'altro.
D'altronde, l'introduzione di sistemi di recupero energetico finalizzati alla produzione di energia elettrica e di energie termica, permette di poter contare su risorse economiche che consentono di utilizzare tecnologie di depurazione avanzate, senza compromettere l'esercizio economico degli impianti.

Effetti sulla salute associati alle attività di trattamento dei rifiuti.
La presenza di siti per il trattamento dei rifiuti, siano essi discariche od inceneritori, è causa di grande preoccupazione per le popolazioni residenti nei pressi di queste aree. Tali stati d'animo sono basati sulla convinzione che la presenza di tali siti sia associata ad effetti nocivi sulla salute di varia gravità, da disturbi
sensitivi e generali a patologie gravi e invalidanti. E' osservazione comune la resistenza di numerose comunità locali alla collocazione di nuovi siti di trattamento, cosa che rende senz'altro più complessa la
già difficile gestione dell'emergenza "rifiuti" in Italia come in altri paesi.
Tuttavia la presenza di effetti sulla salute associati al trattamento dei rifiuti è stata dimostrata in particolare per impianti che venivano gestiti secondo limiti alle emissioni in vigore molti anni fa con tecnologie di abbattimento fumi e di gestione della termodistruzione assolutamente inadeguate.Lo studio di tali effetti è di estrema complessità metodologica ma attualmente nelle aree in cui sono insediati i nuovi impianti in cui sono in corso valutazioni di tipo epidemiologico non sono stati riscontrati effetti sulla salute. Non c'è
dubbio tuttavia che la presenza di siti di trattamento dei rifiuti induca uno stress sulla popolazione esposta che determina disturbi minori, di per sé non gravi ma associati a un indubbio deterioramento della qualità della vita.

Seguite le fasi di funzionamento dell'impianto :