Il documento discute gli inceneritori e i termovalorizzatori, evidenziando la loro funzione nel trattamento dei rifiuti e il recupero dell'energia. Si analizzano le varie tipologie di forni, i metodi di abbattimento delle emissioni e le normative ambientali riguardanti questi impianti. Inoltre, viene esaminato il quadro impiantistico in Italia e si confrontano l'incenerimento e il riciclo in termini di efficienza energetica e impatto ambientale.

1. Inceneritori / termovalorizzatori

2. CHE COSA SONO GLI INCENERITORI Qualsiasi unità e attrezzatura tecnica fissa o mobile destinata al trattamento termico dei rifiuti con o senza recupero del calore prodotto dalla combustione. I termini “Termovalorizzatore” ed “Inceneritore” sono neologismi per indicare la stessa tecnologia di trattamento dei rifiuti con o senza recupero di energia.

3. L’OBIETTIVO DELLA NORMATIVA SULL’INCENERIMENTO …… è quello di evitare o di limitare per quanto praticabile gli effetti negativi dell’incenerimento dei rifiuti sull’ambiente, in particolare l’inquinamento dovuto alle emissioni in atmosfera, nel suolo, nelle acque superficiali e sotterranee nonché i rischi per la salute umana che ne risultano.

4. COME E’ FATTO UN INCENERITORE Sezione di accumulo e stoccaggio , in cui i rifiuti vengono accumulati prima della combustione. Sezione di combustione , costituita da una camera di ossidazione (forno) realizzata in forme e tecnologie differenti a seconda della tipologia del rifiuto (contenuto energetico, caratteristiche chimico-fisiche ecc.). Sezione di post-combustione (camera secondaria di combustione), al fine di completare la combustione dei rifiuti.

5. Sezione di raffreddamento fumi , che nei vecchi impianti avveniva senza recupero di energia, oggi è diventato obbligatorio. Sezione di trattamento fumi a sua volta suddivisa in tre parti: 1. depolverizzazione , per la rimozione delle polveri effettuata mediante filtri; 2. abbattimento dei gas acidi (acido cloridrico, fluoridrico, ossidi di zolfo); 3. rimozione degli ossidi di azoto.

6. Forni a griglia : il supporto per la combustione è formato da griglie metalliche sulle quali viene portata la massa di rifiuti in modo che avvenga la combustione. E griglie sono di vari tipi come a elementi orizzontali, disposte a scalini, oppure inclinate fisse o mobili. Forni multipiani : sono costituiti da un corpo cilindrico di acciaio di altezza di 8-20 m e diametro di 4-8 m rivestiti da materiale refrattario e provvisti di un certo numero di piani orizzontali (6-12) che dividono il forno in piani intercomunicanti. L rifiuto viene immesso nella parte superiore del forno dove avviene l’essicamento a temperature di 200-500 gradi Celsius. L’essicamento avviene dall’incontro del rifiuto con i gas di combustione che provengono dalla parte bassa del forno. I bracci collegati all’albero rotante provvedono al rimescolamento del rifiuto e a farlo scendere all’interno del cilindro fino a raggiungere la camera sottostante dove la temperatura raggiunge gli 800-1000 gradi celsius. Le ceneri calde sono evacuate dalla parte inferiore del cilindro a temperature di 200-400 gradi Celsius. Tipi di forni

7. Forni a letto fluido : sono costituiti da un corpo cilindrico del diametro di 0.5-7 m all’interno della quale una corrente di aria proveniente dal forno mantiene in sospensione silicea alla temperatura di 750-1000 gradi Celsius. Il rifiuto precedentemente disidratato viene immesso nel forno e vengono a contatto con la sabbia incandescente fino a divenire cenere. Le ceneri sono trasportate dai gas caldi e dopo la separazione dalla sabbia sono allontanate mediante idrocicloni. I principali vantaggi di questo tipo di forno sono: Riduzione dell’eccesso di aria per combustione completa; Aumento del carico termico specifico volumetrico con riduzione del volume dei fumi Risparmio energetico Possibilità di utilizzare anche fanghi biologici Costo di manutenzione limitato Riduzione di emissioni inquinanti (HCl, Sox) I principali svantaggi sono: Difficoltà di rimozione residui Alto costo di gestione Tipi di forni

8. Forni a tamburo rotante: sono costituiti da un cilindro rotante, leggermente inclinato. Con questo tipo di forno e possibile trattare una vasta gamma di rifiuti. Si ha una maggiore turbolenza che provoca una maggiore presenza di particolato nei fumi. La rotazione del cilindro fa scende i rifiuti dall’alto verso il basso incontrando il flusso di gas caldi in controcorrente. Nel basso del cilindro si raggiungono i 900-1000 gradi Celsius. I vantaggi principali sono: Trattamento di notevoli tipologie di rifiuto; Adattabilità a molti sistemi di alimentazione Costi contenuti di manutenzione per l’assenza di parti in movimento all’interno. Gli svantaggi principali sono: Elevati costi di impianto; Efficienza termica bassa Problemi di manutenzione per tenuta testa del forno. Tipi di forni

9. Nella tabella sono riportati schematicamente le condizioni operative previste dalla normativa nei forni di incenerimento Tipi di forni

10. I principali inquinanti sono: Polveri: costituite da silicati e ossidi con presenza di metalli pesanti; Gas tossici : (anidride solforosa, ossido di azoto, ossido di carbonio, cloro ed acidi come acido cloridrico e fluoridrico, gas ad effetto serra come CO2); Microinquinanti organici . Il particolato viene abbattuto con cicloni pneumatici, seguiti da filtri a maniche o da filtri elettrostatici. Sono utilizzati anche sistemi ad umido. In quest’ultimo caso si può abbattere sia il particolato che alcuni gas. Abbattimento di inquinanti

11. I gas di combustione sono convogliati in una zona ad elevata temperatura in modo da completare l’ossidazione dei composti organici presenti nei fumi. Le camere di post-combustione sono di tre tipi: A fiamma diretta : la corrente di gas passa nella zona di fiamma a elevata temperatura; Catalitiche: dotate di un catalizzatore generalmente a platino o palladio che accellera l’ossidazione A post combustione termica : sono le più utilizzate, in essa i gas passano a elevata temperatura (650-1300 gradi celsius) con tempi di permanenza variabili (0.2-6 sec) in funzione delle reazioni di ossidazione. Camera di post-combustione

12. Schema di un impianto di incenerimento 1 2 3 4 5 9 11 14 12 13 17 16

13. Alternative allo studio: i pirogassificatori Per un corretto funzionamento, i Pirogassificatori, richiedono un trattamento preventivo del rifiuto Il processo è semplice e si sviluppa in due fasi: la Pirolisi e la Gassificazione La Pirogassificazione è una tecnologia innovativa la cui realizzazione può portare al nostro territorio prospettive certe di sviluppo La tecnologia permette dimensioni più compatibili alle esigenze del nostro territorio e l’impianto è estremamente modulare I costi di sviluppo sono inferiori rispetto alle tecnologie proposte dalla provincia, di conseguenza anche i costi di conferimento sono notevolmente inferiori L’impatto ambientale è minimo si possono collocare ovunque e non servono finanziamenti di compensazione

16. INCENERIMENTO DI RU IN ITALIA

17. RACCOLTA DIFFERENZIATA DI RU IN ITALIA in termini di percentuali relative alla produzione totale rifiuti urbani: 17,4 % nel 2001 19,1% nel 2002 21,5% nel 2003 Dati Rapporto Rifiuti 2002, 2003, 2004 ONR-APAT

18. … EPPURE LA RACCOLTA DIFFERENZIATA Secondo il Decreto Ronchi (D.Lgs 22/97) doveva raggiungere obiettivi: 15% entro il 1999 25% entro il 2000 35% entro il 2001

19. Raccolta differenziata e riutilizzo Il riutilizzo, il riciclaggio e il recupero di materia prima debbono essere considerati preferibili rispetto alle altre forme di recupero. (art. 4 comma 2) Le autorita' competenti adottano… iniziative dirette a favorire, in via prioritaria, la prevenzione e la riduzione della produzione e della pericolosita' dei rifiuti mediante: lo sviluppo di tecnologie pulite, in particolare quelle che consentono un maggiore risparmio di risorse naturali…. (art. 3 comma 1)

20. Inceneritori e termovalorizzatori in Italia Il quadro impiantistico va progressivamente aumentando e, nel 2007, si prevede la presenza di 58 impianti di incenerimento , di cui 32 nel nord Italia, 12 al centro e 14 nel sud;

21. Modifica camera di post-combustione Potenziamento dei bruciatori di post-combustione Ottimizzazione iniezione d’aria secondaria Dosaggio di ossigeno per arricchire l’aria di combustione Installazione sistema di riserva per il dosaggio di bicarbonato di sodio CO , COT COT CO , COT CO , COT HCl Miglioramenti della combustione

22. d SEZIONE LONGITUDINALE FORNO d Miglioramenti della combustione Modifica camera di post-combustione Potenziamento dei bruciatori di post-combustione Ottimizzazione iniezione aria secondaria Dosaggio di ossigeno per arricchire l’aria di combustione Sistema di riserva per il dosaggio di bicarbonato di sodio Migliora le condizioni fluidodinamiche all’interno della camera di post combustione Migliora l’immissione di aria secondaria anche a seguito delle modifiche della camera di post-combustione Consente una maggiore capacità di controllo delle temperature nella camera di post-combustione Migliora la flessibilità della gestione delle condizioni di combustione Aumenta la capacità di intervento in caso di avarie dei sistemi di dosaggio del bicarbonato di sodio

23. Sistemi di gestione delle emissioni gestione del sistema di monitoraggio delle emissioni gestione dell’impianto di incenerimento nelle fasi di criticità individuazione di soglie di attivazione di procedure interne per il gestore sulle emissioni degli inquinanti, avente funzione di soglie di attenzione, con valori comunque inferiori ai limiti di legge, raggiunte le quali si attivano delle procedure operative tese a ripristinare una ottimale condizione di funzionamento comunicazioni tra gestore e autorità di controllo accesso on line dei dati delle emissioni registrate in continuo da parte degli organi di controllo

24. GAS CENERI VOLANTI CENERI DI FONDO ACQUE DI LAVAGGIO ALTRI RESIDUI EMISSIONI INCONTROLLATE LE EMISSIONI DEGLI INCENERITORI SONO UN POTENZIALE PERICOLO PER LA SALUTE UMANA

25. L’impianto in esame è stato dotato di tutte le più moderne ed affidabili tecnologie, perseguendo i seguenti obiettivi in termini di impatto ambientale: minimizzazione delle emissioni inquinanti; minimizzazione delle sorgenti di rumore; massima riduzione del ricorso alla discarica; massimo recupero energetico; minimizzazione del traffico veicolare indotto. Esempio di impianto di termovalorizzazione

26. Che cosa brucia un impianto di termovalorizzazione? Rifiuti urbani (RSU): rifiuti domestici spazzamento stradale rifiuti giacenti sulle strade ed aree pubbliche rifiuti vegetali provenienti da aree verdi Rifiuti speciali (RSA): rifiuti da attività agricole e agro-industriali rifiuti da lavorazioni industriali rifiuti da lavorazioni artigianali rifiuti da attività commerciali Esempio di impianto di termovalorizzazione

27. Scorie alla discarica Ceneri al trattamento PSR alla rigenerazione Ricevimento e stoccaggio rifiuti Caldaie Turbina Teleriscaldamento Trattamento fumi Trattamento fumi Rifiuti Fumi Reagenti Alternatore Degasatore Ciclo a vapore Alla rete elettrica Esempio di impianto di termovalorizzazione

28. Esempio di impianto di termovalorizzazione Numero di linee 3 Carico rifiuti totale 421.000 t/anno PCI nominale 11 MJ/Kg Carico termico nominale totale 206 MWT Capacità nominale totale 67 t/h Produzione vapore totale 220 t/h Pressione vapore 60 bar Temperatura vapore 420 °C

29. — Business Model del sistema integrato di smaltimento— - Energia termica Energia elettrica Certificati verdi Esempio di impianto di termovalorizzazione Ricavi Tariffa conferimento Vendita energia Costi di realizzazione e gestione impianti Costi scarti Il conto economico sviluppato considera il complesso impiantistico composto dai due impianti Discarica di servizio Termovalorizzatore

30. La Legge Finanziaria 2007 prevede che possano accedere agli incentivi per le fonti rinnovabili solo le sostanze definite tali dalla direttiva 2001/77/CE, ossia potrà ottenere i certificati verdi esclusivamente l’energia prodotta utilizzando la parte biodegradabile dei rifiuti industriali ed urbani. In linea con la recente normativa, il termovalorizzatore del Gerbido potrà beneficiare della vendita dei Certificati Verdi per i primi 12 anni di produzione, in considerazione della percentuale di frazione “rinnovabile” dei rifiuti in ingresso al termovalorizzatore, si è assunto, prudenzialmente, che solo il 48% dell’energia prodotta potrà beneficiare dei CV nel periodo considerato. Il contesto economico - Certificati Verdi

31. Il Piano Economico Finanziario - PEF - prevede che l’energia elettrica prodotta sarà ceduta ad un prezzo stimato sulla base delle attuali proiezioni di mercato già prese a riferimento nella valutazione di altri progetti nel settore energia. All’interno di tale Piano il prezzo di cessione dell’energia elettrica rappresenta un ricavo e può quindi andare ad incidere sulla tariffa di conferimento del rifiuto, che è il costo pagato dai cittadini. Grazie all’incentivazione, ancorchè ridotta dal 2007, la tariffa di conferimento del rifiuto risulta di ca. 96 €/t (comprensiva di contributi ed ecotasse) che risulta competitiva se si considera che ad oggi il costo di smaltimento in discarica comprensivo di ecotassa si aggira sui 119 €/t. Il contesto economico - ricavi da produzione di energia

32. L’impianto di termovalorizzazione del Gerbido è progettato in modo da poter fornire sia energia elettrica che energia termica : Producibilità elettrica netta in assetto cogenerativo  circa 300.000 MWh/a; per soddisfare circa 150.000 utenze medie Producibilità energia termica  circa 140.000 MWh/anno; per soddisfare circa 14.000 utenze medie La produzione annua dell’impianto consente un risparmio di idrocarburi convenzionali pari a: Circa 75.000 TEP/a (tonnellate equivalenti di petrolio) in assetto solo elettrico Produzione di energia

33. Leggenda o realtà? N°1 GLI INCENERITORI EVITANO I “BLACK OUT”

34. Bilancio energetico di un chilo di carta (chilocalorie) Potere calorifico 3.500 Produzione - 6.000 Riciclaggio - 2.400 Termovalorizzazione + 910

35. QUALI DI QUESTI DUE “COMBUSTIBILI” HA RICHIESTO PIU’ ENERGIA PER ESSERE PRODOTTO? “ non tutto quello che brucia è un buon combustibile”

36. L’energia che si recupera termovalorizzando un chilo di carta è nettamente inferiore a quella necessaria per produrre la stessa quantità di carta termodistrutta

37. Bilancio energetico di un chilo di carta Se un chilo di carta è riciclato, invece che termovalorizzato, si risparmiano 2.790 chilocalorie

38. I BILANCI ENERGETICI CORRETTI SI FANNO SULL’INTERA VITA DEL PRODOTTO (DALLA CULLA ALLA TOMBA)

39. SISTEMI DI TRATTAMENTO MPC A CONFRONTO

40. Energia risparmiata gestendo una tonnellata di MPC (kcal) Termovalorizzazione 1.193.000 Riciclaggio 4.234.000 (Denison, 1996)

41. LA REALTA ’ N°1 Il rischio di “black out” aumenta se si preferisce l’incenerimento al riciclaggio

42. Leggenda o realtà? N° 2 Il rispetto dei limiti alle emissioni è una garanzia di sicurezza per la popolazione

43. La realtà N° 2 Nessun impianto può operare se non rispetta i limiti alle emissioni I limiti sono fissati in base alle migliori tecnologie di disinquinamento disponibili al momento dell’autorizzazione Anche gli inceneritori della penultima generazione (oggi giudicati inquinanti) rispettavano i limiti alle emissioni allora in vigore

44. Altre realtà Gli inceneritori dell’ ultima generazione sono in grado di rispettare concentrazioni di inquinanti nei fumi più basse di quelli della penultima generazione Ma sono più grandi e quindi emettono più fumi

45. LA REALTA ’ L’inceneritore di Brescia, nel 1992 , aveva una capacità di 266.000 tonnellate/anno Nel 2004 , realizzate nuove linee di combustione, la capacità è di 700.000 tonnellate/anno La quantità di fumi ( e di inquinanti ) emessi nel 2004 è aumentata nella stessa proporzione

46. Volume fumi emessi e quantità di rifiuti inceneriti Tonnellate rifiuti inceneriti/giorno metri cubi fumi /giorno 729 4.374.000 1.918 11.508.000

47. LA REALTA ’ Per i composti tossici persistenti (diossine, furani, PCB, IPA, metalli) bisogna fissare limiti alla quantità emessa giornalmente (e non alla concentrazione nei fumi)

48. Un possibile scenario per l’impatto di diossine (la persistenza) Ricaduta giornaliera al suolo: 10 picogrammi/metro quadrato Tempo di dimezzamento delle diossine nel suolo: 5 anni

49. Un possibile scenario per l’impatto di diossine (la persistenza) tempo Picogrammi/m 2 1 giorno 10 1 anno 3.422 5 anni 13.164 10 anni 19.746 15 anni 23.038 20 anni 24.683

50. Diossine e bio-accumulo (campioni di latte a confronto) Diossine nel latte (picogrammi/grammo di grasso) Mucche tedesche 0.7 Mucche belghe 0,6 Mucche belghe con inceneritore 4.5 Mamme svedesi 18 Mamme tedesche 41 Mamme New York 189

51. Quantità di “diossine” che emetterà giornalmente il termovalorizzatore di Acerra (valore garantito) 548.000.000 picogrammi

52. “ Diossine”: Dose tollerabile giornaliera per un adulto di 70 chili (UE-2001) 140 picogrammi

53. La quantità di diossine che sarà giornalmente emessa dal termovalorizzatore di Acerra , equivale alla dose giornalmente tollerabile per: 3.914.000 persone adulte La popolazione di Acerra è di 44.412 abitanti

54. LE DIOSSINE

55. Le diossine sono una classe di composti organici aromatici clorurati la cui struttura consiste di due anelli benzenici legati da due atomi di ossigeno e con legati uno o più atomi di cloro . Figura 1. formula di struttura delle diossine

56. Come vengono prodotte Le diossine non esistono pure in natura ma vengono generate come sottoprodotti non voluti di numerosi processi di produzione, utilizzazione e smaltimento del cloro e dei suoi derivati. Le emissioni industriali di diossine possono essere trasportate per grandi distanze dalle correnti atmosferiche, e, in misura minore, dai fiumi e dalle correnti marine. In base al più recente (1995) inventario delle emissioni di diossine, le maggiori fonti industriali di diossine in Europa , in grado di coprire il 62% delle diossine immesse in atmosfera, sono:

57. Inceneritori per rifiuti urbani (26%) Fonderie (18%) Inceneritori rifiuti ospedalieri (14%) Attività metallurgiche diverse dal ferro (4%) Il restante 38% è attribuito a: Impianti riscaldamento domestico a legna (legna trattata) incendi Traffico

58. Tabella I Inceneritori rifiuti urbani 1641 Fonderie 1125 Riscaldamento domestico a legna 945 Inceneritori rifiuti ospedalieri 816 Conservazione legno 381 Incendi 380 Produzione metalli non ferrosi 136 Trasporto veicolare non catalizzato 111

59. DOVE POSSIAMO TROVARE LE DIOSSINE Essendo principalmente prodotti della combustione degli inceneritori,le diossine le possiamo trovare ovunque nell’ambiente (e nell’uomo) e quindi destano grosse preoccupazioni.

60. Diossine nel terreno e nei sedimenti E’ stato possibile studiare l’ accumulo progressivo di diossine nel terreno analizzando un archivio di campioni di suolo raccolti, a partire dal 1856 provenienti da un campo mai adibito ad uso agricolo. Nel 1856 , in un chilo di terreno raccolto in questo campo si potevano trovare 31 nanogrammi di diossine (un nanogrammo equivale ad un milionesimo di milligrammo, mille volte più grande di un pico grammo). Nei campioni raccolti negli anni successivi le diossine aumentavano progressivamente (1.2 % all’ anno), fino a raggiungere la concentrazione massima nell’ 1986 (92 ng/kg).

61. Pertanto, in 130 anni, la contaminazione da diossine di questo campo è aumentata del 300%, un risultato che conferma come un terreno contaminato da diossine resta tale molto a lungo, in quanto sono trascurabili fenomeni di decontaminazione naturale. Questi dati, relativi alla contaminazione di terreno e di sedimenti sono stati interpretati come l’ effetto del trasporto, a lunga distanza, di diossine prodotte da attività industriali o di incenerimento. La concentrazione di diossine in un terreno diminuisce esponenzialmente man mano che ci allontaniamo dalla fonte(es. un inceneritore).

62. Diossine nell’ erba Anche l’ erba può essere contaminata dalla diossina. Campioni d’ erba raccolti sistematicamente in Inghilterra, nello stesso campo in cui si sono analizzate le diossine nel terreno, hanno permesso di verificare che per un intero secolo, dal 1860 al 1960, la concentrazione di diossine è rimasta stabile e pari a circa 12 ng/kg. Successivamente, nei campioni d’ erba raccolti nello stesso campo, tra il 1961 ed il 1965 e in quelli tra il 1976 e il 1980, si registravano due netti aumenti della concentrazione di diossine, pari a 96 e 85 ng/kg . Questo aumento della concentrazione di diossine pari a circa sette volte rispetto al valore iniziale, era attribuito, rispettivamente, al maggior uso di pesticidi clorurati e all’ aumento della quantità di rifiuti inceneriti, fatti avvenuti in quello stesso periodo.

63. Diossine nel latte Se l’ erba contaminata è mangiata da erbivori, le diossine si trasferiscono dall’ erba ai tessuti grassi di questi animali. In questo caso lo strato adiposo funziona come "serbatoio" di diossine, da cui tali sostanze sono "prelevate" durante l’allattamento, per passare nel latte. Ovviamente questo fenomeno riguarda tutti i mammiferi.

64. Diossine nell’uomo Le diossine”bio-ingrandiscono”,nel senso che, tramite la catena alimentare, passano da preda a predatore, concentrandosi nella carne e nei prodotti caseari, per raggiungere infine l’uomo. La quantità di diossine nell’ uomo è maggiore di tutti gli altri mammiferi in quanto l’uomo è l’ ultimo tassello della catena alimentare, quindi concentra le diossine nei propri grassi a livelli maggiori di quelli che si trovano nel cibo con cui si alimenta, in particolare latticini, carne e pesce. Si può fare l’esempio di uno studio condotto sul latte delle mucche tedesche e su quello delle mamme svedesi i risultati sono: mucche tedesche 2002 0.7 picogram/gr di grasso mamme svedesi 2003 18 picogram/gr di grass

65. Questa tabella evidenzia che la quantità di diossine nel latte delle mamme svedesi è circa 25 volte più elevato di quello che si trova nel latte delle mucche tedesche. Tuttavia, le mamme non sono l’ ultimo anello della catena alimentare a base di diossine, questo primato spetta ai loro figli. Per questo motivo si ritiene che la quantità maggiore di diossine che si assimila nel corso della vita sia proprio quella ricevuta attraverso l’ allattamento al seno materno . INCENERITORE TERRENO ERBA ERBIVORI UOMO

66. EFFETTI DELLE DIOSSINE L'esposizione dell'uomo alle diossine ha luogo quasi esclusivamente attraverso l'assunzione di cibo, soprattutto carne, pesce e latticini. In casi di esposizione di soggetti a concentrazioni particolarmente elevate di diossine (ad esempio per esposizione accidentale o sul lavoro), si è potuto constatare la capacità di questi composti a ridurre la fertilità, le capacità di sviluppo e quelle di immunodifesa oltre che l'insorgenza di tumori. I risultati di recenti studi dimostrano che le concentrazioni di diossine nei tessuti umani nella popolazione, in particolare dei paesi industrializzati, hanno già raggiunto o quasi livelli ai quali si possono verificare effetti negativi sulla salute.

67. Le più recenti ricerche sugli effetti delle diossine sugli organismi viventi includono : elevata sensibilità degli embrioni e dei feti di pesci, uccelli, mammiferi e uomo agli effetti tossici delle diossine.Per quanto riguarda l'uomo, gli effetti sullo sviluppo, osservati dopo un'esposizione accidentale elevata, comprendono: mortalità prenatale, riduzione della crescita, disfunzione di organi quali il sistema nervoso centrale (ad esempio, danni allo sviluppo intellettivo), alterazioni funzionali, ivi inclusi effetti sul sistema riproduttivo maschile.

68. Fine della 12° lezione