LINEA PROGETTUALE 1

Caratterizzazione del materiale particolato emesso dagli inceneritori in esercizio nelle aree di indagine

LP1 – Caratterizzazione del materiale particolato emesso dagli inceneritori in esercizio nelle aree di indagine

• Linee guida per la sorveglianza degli impianti di incenerimento

• Sviluppo della metodologia di campionamento delle emissioni e campionamento

• Caratterizzazione chimica, fisica e morfologica del particolato e della condensa

• Bilancio di massa per metalli e diossine

• Elaborazione dati e reportistica finale

• Arpa ER• Università di Bologna• Università di Ferrara• Università Ca’ Foscari di Venezia• Politecnico di Milano• CNR-ISAC

Responsabile: dott. Valeria Biancolini

LP1 - OBIETTIVI

• definire uno standard operativo per il controllo delle emissioni ai camini che tenga conto delle norme vigenti e delle BAT (Best Available Techniques) attualmente disponibili

• progettare e realizzare le attività di campionamento e analisi volte alla caratterizzazione del materiale particolato emesso dagli inceneritori rilevando parametri di interesse ambientale e sanitario non determinati attraverso i sistemi di monitoraggio in continuo installati ai camini

• osservare l’intero processo produttivo dell’impianto

• quantificare il rilascio ambientale complessivo di inquinanti tossici in traccia

Concentrazione polveri totali, PM10, PM2.5 (valori medi)

Concentrazione PTS (mg/Nmc)

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

1/6 11/6 21/6 1/7 11/7 21/7 31/7

data fine campionamento

mg/

Nm

c

Linea 1 -impattore

Linea 2 -impattore

Linea 1 -PTS

Concentrazioni PTS: confronto con i valori limite

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

1/6 11/6 21/6 1/7 11/7 21/7 31/7data fine campionamento

mg/

Nm

c

Linea 1 -impattore

Linea 2 -impattore

Linea 1 -PTS

• Necessità di campionamenti lunghi (48 ore)

• Valori ampiamente entro i limiti autorizzati

• Valori in linea con i livelli prestazionali di impianti progettati e gestiti secondo le migliori tecniche disponibili (MTD)

• Particolato emesso composto prevalentemente da PM2.5

• Le due linee di incenerimento risultano, dal punto di vista qualitativo e quantitativo delle polveri emesse, uguali

mg/Nmc PM>10 ®

mg/Nmc PM2,5-10 ®

mg/Nmc PM<2,5 ®

mg/Nmc PTS ®

0,004 0,004 0,054 0,063

concentrazione valori limite

PCDD/PCDF pg I-TE/Nm3 0,303 100

IPA ng/Nm3 5,553 10000

PCB diossina simili ng/Nm3 0,062

altri PCB ng/Nm3 0,204

MICROINQUINANTI ORGANICI

PCDD/F e IPA risultano ampiamente al di sotto dei limiti normati

Considerando la percentuale di recupero del 30%, l’emissione stimata di PCDD/F è pari a 1pg I-TE/Nm3

PCDD/F sono presenti prevalentemente nella condensa e nella resina per la cattura degli incondensabili mentre paiono trascurabili sulla fase solida (polveri)

I PCB risultano equamente distribuiti nelle 3 fasi

Gli IPA risultano generalmente presenti nella fase solida e nella frazione incondensabile

La concentrazione dei metalli, se pur con una certa variabilità tra i campionamenti effettuati, risulta entro i limiti normati

fase solida fase gassosaBe 0 0V 0 0Co 0 0As 0 0Se 0 0Ba 0 0Tl 0 0Ag 0 0Ni 0 0,008Al 0 8,175Cr 0 0,01Cd 0,002 0Sn 0,017 0Sb 0,037 0Cu 0,027 0Fe 1,649 19,035Mn 0,012 60,558Zn 0,243 14,151Pb 0,06 0,605Sr 0,019 ---Ca 0 ---Hg --- 4,79

ug/Nm3

METALLI

analita >10µm 2,5-10 µm <2,5 µm condensa

F-1,85

Ac- 3,58

Pr-

Fo- 1,25

Ms- 0,05

Cl- 0,54 0,60 2,21 317,27

NO2- 41,85

Br- 0,03 19,34

NO3-35,00

Su2- 13,34

SO42-0,86 0,76 14,60 3138,41

Os2- 27,35

PO43-58,10

Na+4,17 22,02

NH4+ 0,14 0,12 0,32 1637,31

K+ 0,28 18,09

Mg2+ 0,47 12,46

Ca2+1,73 690,94

ANIONI e CATIONI

ug/Nm3

analita >10µm 2,5-10 µm <2,5 µm condensa

C 0,68 0,62 3,45 509,97

COMPONENTE CARBONIOSA

ug/Nm3

analita >10µm 2,5-10 µm <2,5 µm

nichel 0,45 0,45 3,35

rame 0,75 0,82 10,51

manganese 0,86 0,94 4,20

cromo 0,56 0,66 1,24

cadmio 0,05 0,03 0,60

piombo 0,35 0,23 8,04

alluminio 2,43 2,34 8,87ferro 4,63 3,90 67,18

antimonio <ldr 0,21 4,96

vanadio 0,17 0,47 0,77

arsenico <ldr <ldr <ldr

stronzio 0,64 0,69 21,00

zinco 97,61 34,07 622,75

ng/Nm3

METALLI IDROSOLUBILI

Per i cationi maggiormente presenti è possibile ipotizzarne un’origine nei reagenti utilizzati nell’impianto di abbattimento degli inquinanti presenti nei fumi

Gli anioni maggiormente presenti presumibilmente derivano dalla composizione del rifiuto

Confronto tra i risultati e i limiti autorizzati

ANALISI IN MICROSCOPIA ELETTRONICA

Classificazione morfologica

+

Analisi chimica elementare

sferica

allungate

con angoli

agglomerati

sferica

Distribuzione percentuale elementi chimici

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

S Na Ca P K Al Si Cu Fe Mg Cl Zn Sb Cr F

elemento

%

POLIMI

ARPA

0,010,0

20,030,0

40,050,0

60,0

70,080,0

90,0

%

allungata sferica con angoli aggregato

aspetto

Morfologia e natura delle particelle (0.4-2.5 um)

arpa org

polimi org

arpa inorg

polimi inorg

39%

61%organicoinorganico

Sostanziale omogeneità fra particelle di natura organica e inorganica

Prevalenza di elementi quali : zolfo, sodio, silicio e calcio

Per le particelle organiche prevale l’aspetto sferico in quelle più piccole mentre quelle più grandi si presentano sottoforma di aggregati

Per quanto riguarda le particelle inorganiche risulta non trascurabile la presenza di particelle, anche di piccole dimensioni, con aspetto sfaccettato e la presenza di angoli

ELPI: concentrazione numerica di particelle

campionamenti ELPI

00.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

giorni

num

ero

part

icel

le

emes

se/c

c

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0.01 0.1 1 10Dp [um]

Nu

mb

er

dN

/dlo

gD

p [

1/c

m³]

La concentrazione numerica delle particelle emesse è risultata soggetta a variazioni (anche di un ordine di grandezza) e con un andamento che pare ciclico

I picchi emissivi paiono caratterizzati dalla presenza di particelle di dimensioni leggermente superiori alla media

Non è stato possibile rintracciare una causa certa di tale variabilità ma si pensa possa essere imputabile alla sequenza di stadi di purificazione dei fumi e che ognuno contribuisca a generare tale variabilità

ELPI: indagine POLIMI

La concentrazione numerica delle particell e aumenta per effetto della diluizione dovuta all’aria ambiente e al raffreddamento dei fumi all’uscita dal camino

La moda dei diametri si colloca a 20nm: l’emissione è fortemente caratterizzata dalla frazione delle nanopolveri

Nel contesto delle limitate informazioni disponibili, i livelli di concentrazione dell’impianto in esame appaiono da 100 a 10000 volte inferiori all’emissione di caldaie alimentate a pellet di legna e gasiolio e solo circa 10 volte superiori ad analoghe utenze a metano

Ripartizione percentuale dei metalli

BILANCIO DI MASSA: indagine POLIMI

Il bilancio di massa ha evidenziato che la quantità totale di composti organoclorurati (diossine, furani e Pcb) emessa dall’inceneritore (34 microgrammi per tonnellata di rifiuti bruciata) è inferiore a quella presente in entrata (43,2 microgrammi per tonnellata di rifiuti bruciata).

Le diossine si ritrovano principalmente nelle polveri dei filtri a maniche: l’emissione gassosa al camino incide per uno 0.01% del totale emesso.

Per quanto riguarda i metalli, le polveri del flitro a maniche e le scorie sono risultati i principali veicoli di uscita.