Formazione e Controllo di Inquinanti nella Combustione

Impianti di trattamento effluenti

Waste to Energy: la normativa ambientale ed il

controllo delle emissioniProf. L.Tognotti

Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica/

Ingegneria EnergeticaAnno Accademico 2014-2015

Normativa

La realizzazione e l’esercizio degli impianti

Il recupero energetico da rifiuti in Italia è regolato dal DLgs 11 maggio 2005 n. 133 di

recepimento della direttiva 2000/76/CE del 28 dicembre 2000 sull’incenerimento dei rifiuti.

Il decreto legislativo disciplina:

• le procedure per il rilascio delle autorizzazioni alla costruzione e all’esercizio degli impianti di

incenerimento e di co-incenerimento;

• i valori limite delle emissioni di inquinanti provenienti dai suddetti impianti;

• i metodi di campionamento, di analisi e di valutazione delle emissioni;

• i criteri e le norme tecniche generali riguardanti le caratteristiche costruttive e funzionali,

nonché le condizioni di esercizio degli impianti;

• i criteri temporali di adeguamento degli impianti esistenti alle nuove disposizioni.

Gli impianti di incenerimento di rifiuti devono rispettare, oltre al DLgs 133/2005, una serie di

prescrizioni tecnico-amministrative ai sensi del DLgs 18 febbraio 2005, n. 59 di attuazione integrale

della direttiva 96/61/CE (“Direttiva IPPC”), relativa alla prevenzione e riduzione integrate

dell’inquinamento, ora modiicato dal D. Lgs. 128/2010, in rif. al D. Lgs. 152/2006 e s.m.i (ed alla

L.R. Toscana n. 61/2003 “Norme in materia di autorizzazione integrata ambientale”).

Testo unico ambientale (D.Lgs 152/06 modifiche introdotte dal D.Lgs. 46/2014 )

TITOLO III-bis - INCENERIMENTO E COINCENERIMENTO DEI

RIFIUTI

Art. 237-bis - Finalità e oggetto .

1 Il presente titolo definisce le misure e le procedure atte a prevenire oppure, qualora

non sia possibile, a ridurre gli effetti negativi delle attività di incenerimento e

coincenerimento dei rifiuti, ed in particolare le emissioni delle suddette attività

nell'aria, nel suolo, nelle acque superficiali e sotterranee, al fine di conseguire un

elevato livello di protezione dell'ambiente e di tutela della salute umana.

2. Ai fini di cui al comma 1, il presente titolo disciplina:

• a) i valori limite di emissione degli impianti di incenerimento e di coincenerimento

dei rifiuti;

• b) i metodi di campionamento, di analisi e di valutazione degli inquinanti derivanti

dagli impianti di incenerimento e di coincenerimento dei rifiuti;

• c) i criteri e le norme tecniche generali riguardanti le caratteristiche costruttive e

funzionali, nonchè le condizioni di esercizio degli impianti di incenerimento e di

coincenerimento dei rifiuti, con particolare riferimento all'esigenza di assicurare

un'elevata protezione dell'ambiente contro le emissioni causate dall'incenerimento

e dal coincenerimento dei rifiuti.

TITOLO III-bis - INCENERIMENTO E

COINCENERIMENTO DEI RIFIUTI

• Art. 237-bis - Finalità e oggetto

• Art. 237-ter - Definizioni

• Art. 237-quater - Ambito di applicazione ed esclusioni

• Art. 237-quinquies - Domanda di autorizzazione

• Art. 237-sexies - Contenuto dell'autorizzazione

• Art. 237-septies - Consegna e ricezione dei rifiuti

• Art. 237-octies - Condizioni di esercizio degli impianti di

incenerimento e coincenerimento

• Art. 237-nonies - Modifica delle condizioni di esercizio e

modifica sostanziale dell'attività

• Art. 237-decies - Coincenerimento di olii usati

• Art. 237-undecies - Coincenerimento di rifiuti animali

rientranti nell'ambito di applicazione del regolamento n.

1069/2009/UE

• Art. 237-duodecies - Emissione in atmosfera

• Art. 237-terdecies - Scarico di acque reflue

• Art. 237-quattuordecies - Campionamento ed analisi

delle emissioni in atmosfera degli impianti di

incenerimento e di coincenerimento

• Art. 237-quinquiesdecies - Controllo e sorveglianza

delle emissioni nei corpi idrici

• Art. 237-sexiesdecies – Residui

• Art. 237-septiesdecies - Obblighi di comunicazione,

informazione, accesso e partecipazione

• Art. 237-octiesdecies - Condizioni anomale di

funzionamento

• Art. 237-noviesdecies - Incidenti o inconvenienti

• Art. 237-vicies - Accessi ed ispezioni

• Art. 237-unvicies - Spese

• Art. 237-duovicies - Disposizioni transitorie e finali

DLgs 133/2005

Art. 237-ter - Definizioni

1. Ai fini dell'applicazione del presente titolo si definiscono:

a) 'rifiuti urbani misti': i rifiuti di cui all'articolo 184, comma 2, del presente decreto legislativo, ad

esclusione di quelli individuati al sottocapitolo 20.01, che sono oggetto di raccolta differenziata, e

al sottocapitolo 20.02 di cui all'Allegato D alla Parte Quarta;

b) b) 'impianto di incenerimento': qualsiasi unità e attrezzatura tecnica, fissa o mobile, destinata al

trattamento termico di rifiuti con o senza recupero del calore prodotto dalla combustione,

attraverso l'incenerimento mediante ossidazione dei rifiuti, nonchè altri processi di trattamento

termico, quali ad esempio la pirolisi, la gassificazione ed il processo al plasma, a condizione che

le sostanze risultanti dal trattamento siano successivamente incenerite. Nella nozione di impianto

di incenerimento si intendono compresi: il sito e tutte le linee di incenerimento, nonchè i luoghi di

ricezione dei rifiuti in ingresso allo stabilimento, i luoghi di stoccaggio, le installazioni di

pretrattamento in loco, i sistemi di alimentazione in rifiuti, in combustibile ausiliario e in aria di

combustione, le caldaie, le installazioni di trattamento o stoccaggio in loco dei residui e delle

acque reflue, i camini, i dispositivi ed i sistemi di controllo delle operazioni di incenerimento, di

registrazione e monitoraggio delle condizioni di incenerimento. Se per il trattamento termico dei

rifiuti sono utilizzati processi diversi dall'ossidazione, quali ad esempio la pirolisi, la

gassificazione o il processo al plasma, l'impianto di incenerimento dei rifiuti include sia il

processo di trattamento termico che il successivo processo di incenerimento;

Art. 237-quinquies - Domanda di autorizzazione

1.La realizzazione e l'esercizio degli impianti di incenerimento e coincenerimento dei rifiuti rientranti nell'ambito di

applicazione del presente titolo devono essere autorizzati ai sensi delle seguenti disposizioni:

a) per gli impianti non sottoposti ad autorizzazione integrata ambientale ai sensi dell'articolo 6, comma 13, si

applica l'articolo 208;

b) per gli impianti sottoposti ad autorizzazione integrata ambientale ai sensi dell'articolo 6, comma 13 del

presente decreto legislativo si applicano le disposizioni del Titolo III-bis della Parte Seconda.

………………………………………………………………

TITOLO III-BIS - L'AUTORIZZAZIONE INTEGRATA AMBIENTALE

Art. 29-bis - Individuazione e utilizzo delle migliori tecniche disponibili

Art. 29-ter - Domanda di autorizzazione integrata ambientale

Art. 29-quater - Procedura per il rilascio dell'autorizzazione integrata ambientale

Art. 29-quinquies - Coordinamento per l'uniforme applicazione sul territorio nazionale

Art. 29-sexies - Autorizzazione integrata ambientale

Art. 29-septies - Migliori tecniche disponibili e norme di qualità ambientale

Art. 29-octies - Rinnovo e riesame

Art. 29-nonies - Modifica degli impianti o variazione del gestore

Art. 29-decies - Rispetto delle condizioni dell'autorizzazione integrata ambientale

Art. 29-undecies - Incidenti o imprevisti

Art. 29-duodecies - Comunicazioni

Art. 29-terdecies - Scambio di informazioni

Art. 29-quattuordecies - Sanzioni

Attività soggette ad AIA dopo il recepimento della Direttiva IED:

Gestione dei rifiuti

Con l’entrata in vigore del D.Lgs 46/2014 alcune categorie di impianti di

trattamento rifiuti vengono per la prima volta assoggettate ad

Autorizzazione Integrata Ambientale, (domanda entro il 7 settembre

2014). Tra queste si evidenziano:

• Impianti di compostaggio (potenzialità superiore alle 50 ton/giorno) dei rifiuti

urbani;

• Digestori anaerobici (potenzialità superiore alle 100 ton/giorno);

• Impianti di produzione CSS;

• Impianti di combustione CSS;

• Impianti di co-combustione;

• Impianti di tritovagliatura;

• Frantumatori di rifiuti metallici, compresi i rifiuti di apparecchiature elettriche

ed elettroniche e i veicoli fuori uso e relativi componenti;

• Trattamento di scorie e ceneri.

Il BRef della Commissione Europea

Ai fini della minimizzazione

dell’impatto ambientale tali impianti

sono tenuti all’adozione delle

migliori tecniche disponibili (MTD),

meglio conosciute con l’acronimo in-

glese di BAT (“Best Available

Techniques”).

Le BAT da impiegare per gli impianti

di incenerimento sono state

individuate a livello europeo da uno

specifico documento, il cosiddetto

“BRef” (Best Availaible Techniques

Reference document on Waste

Incineration), pubblicato dalla

Commissione Europea nell’agosto

2006.

9

Testo Unico

Art. 29-bis - Individuazione e utilizzo delle migliori tecniche disponibili

1. L'autorizzazione integrata ambientale è rilasciata tenendo conto di

quanto indicato all'Allegato XI alla Parte Seconda e le relative

condizioni sono definite avendo a riferimento le Conclusioni sulle

BAT, salvo quanto previsto all'articolo 29-sexies, comma 9-bis, e

all'articolo 29-octies.

Nelle more della emanazione delle conclusioni sulle BAT l'autorità

competente utilizza quale riferimento per stabilire le condizioni

dell'autorizzazione le pertinenti conclusioni sulle migliori tecniche

disponibili, tratte dai documenti pubblicati dalla Commissione

europea in attuazione dell' articolo 16 , paragrafo 2, della direttiva

96/61/CE o dell‘ articolo 16 , paragrafo 2, della direttiva

2008/01/CE.

l-ter.2) 'conclusioni sulle BAT': un documento adottato secondo quanto

specificato all'articolo 13, paragrafo 5, della direttiva 2010/75/UE, e pubblicato

in italiano nella Gazzetta Ufficiale dell'Unione europea, contenente le parti di un

BREF riguardanti le conclusioni sulle migliori tecniche disponibili, la loro

descrizione, le informazioni per valutarne l'applicabilità, i livelli di emissione

associati alle migliori tecniche disponibili, il monitoraggio associato, i livelli di

consumo associati e, se del caso, le pertinenti misure di bonifica del sito;

l-ter.4) 'livelli di emissione associati alle migliori tecniche disponibili o 'BAT-

AEL': intervalli di livelli di emissione ottenuti in condizioni di esercizio normali

utilizzando una migliore tecnica disponibile o una combinazione di migliori

tecniche disponibili come indicato nelle conclusioni sulle BAT, espressi come

media in un determinato arco di tempo e nell'ambito di condizioni di riferimento

specifiche;

Art .5 Definizioni

La direttiva sulle emissioni industriali (IED) recepita con

il dlgs 46/2014

Alcuni aspetti specifici per il settore Incenerimento dei rifiuti

• La direttiva IED ha incorporato sia l'ex IPPC che le direttive sul Waste

Incineration.

• Alcuni ELV ( i massimi) già fissati nella direttiva nell'allegato VI (uguali ai

precedenti)

• Grande quantità di dati disponibili ( > 400 impianti)

• Crescita significativa nel settore e tipi di impianto di incenerimento dal 2006.

• Alto livello di interesse pubblico in molti Stati membri

12

• Il processo di aggiornamento del BREF inizia quest’anno e si stimano tre anni per

avere le BAT-AELs pubblicate sulla Gazzetta Europea.

• Nei prossimi due anni gli operatori saranno invitati a fornire i dati di gestione e le

autorizzazioni.

• I nuovi ELVs associati alle BAT saranno definiti sulla base delle prestazioni degli

impianti europei e saranno espressi come intervalli <X-Y

3. L'autorizzazione integrata ambientale deve includere valori limite di emissione fissati per le sostanze inquinanti, in particolare quelle dell'allegato X alla Parte Seconda, che possono essere emesse dall'installazione interessata in quantità significativa, in considerazione della loro natura e delle loro potenzialità di trasferimento dell'inquinamento da un elemento ambientale all'altro, acqua, aria e suolo, nonchè i valori limite ai sensi della vigente normativa in materia di inquinamento acustico.

I valori limite di emissione fissati nelle autorizzazioni integrate ambientali non possono comunque essere meno rigorosi di quelli fissati dalla normativa vigente nel territorio in cui è ubicata l'installazione. Se del caso i valori limite di emissione possono essere integrati o sostituiti con parametri o misure tecniche equivalenti.

Art. 29-sexies - Autorizzazione integrata ambientale

Valori Limite

ALLEGATO X

Elenco indicativo delle principali sostanze inquinanti di

cui è obbligatorio tener conto se pertinenti per stabilire

i valori limite di emissione

Aria:

• 1. Ossidi di zolfo e altri composti dello zolfo.

• 2. Ossidi di azoto e altri composti dell'azoto.

• 3. Monossido di carbonio.

• 4. Composti organici volatili.

• 5. Metalli e relativi composti.

• 6. Polveri , comprese le particelle sottili.

• 7. Amianto (particelle in sospensione e fibre).

• 8. Cloro e suoi composti.

• 9. Fluoro e suoi composti.

• 10. Arsenico e suoi composti.

• 11. Cianuri.

• 12. Sostanze e preparati di cui sono comprovate

proprietà cancerogene, mutagene o tali da poter

influire sulla riproduzione quando sono immessi

nell'atmosfera.

• 13. Policlorodibenzodiossina (PCDD) e

policlorodibenzofurani (PCDF).

Acqua:

1. Composti organoalogenati e sostanze che

possono dar loro origine nell'ambiente idrico.

2. Composti organofosforici.

3. Composti organici dello stagno.

4. Sostanze e preparati di cui sono comprovate

proprietà cancerogene, mutagene o tali da poter

influire sulla riproduzione in ambiente idrico o con il

concorso dello stesso.

5. Idrocarburi persistenti e sostanze organiche

tossiche persistenti e bioaccumulabili.

6. Cianuri.

7. Metalli e loro composti.

8. Arsenico e suoi composti.

9. Biocidi e prodotti fitosanitari.

10. Materie in sospensione.

11. Sostanze che contribuiscono all'eutrofizzazione

(nitrati e fosfati, in particolare).

12. Sostanze che esercitano un'influenza

sfavorevole sul bilancio di ossigeno (misurabili con

parametri quali BOD, COD).

13 sostanze prioritarie di cui all'articolo 74, comma

2, lettera ff).

Art. 237-duodecies - Emissione in atmosfera

1. Gli effluenti gassosi degli impianti di incenerimento e

coincenerimento devono essere emessi in modo controllato

attraverso un camino di altezza adeguata e con velocità e contenuto

entalpico tale da favorire una buona dispersione degli effluenti al fine

di salvaguardare la salute umana e l'ambiente, con particolare

riferimento alla normativa relativa alla qualità dell'aria.

2. Gli impianti di incenerimento dei rifiuti e gli impianti di co-

incenerimento sono progettati, costruiti, equipaggiati e gestiti in

modo che le emissioni nell'atmosfera non superano i valori limite di

emissione di cui rispettivamente all'Allegato I, paragrafo A, e

all'Allegato 2, paragrafo A, al presente Titolo.

……………………

ALLEGATO 1 Tit III bis Parte IV - Norme tecniche e

valori limite di emissione per gli impianti di

incenerimento di rifiuti

Polvere totale 10

Sostanze organiche sotto forma di gas e vapori espresse

come carbonio organico totale (TOC)10

Acido cloridrico (HCl) 10

Acido fluoridrico (HF) 1

Biossido di zolfo (SO 2 ) 50

Monossido di azoto (NO) e biossido di azoto (NO 2 )

espressi come NO 2 per gli impianti di incenerimento dei

rifiuti esistenti dotati di una capacità nominale superiore a 6

t/ora e per i

nuovi impianti di incenerimento dei rifiuti

20

0

Monossido di azoto (NO) e biossido di azoto (NO 2 )

espressi come NO 2 per gli impianti di incenerimento dei

rifiuti esistenti con una capacità nominale pari o inferiore a 6

t/ora

40

0

Ammoniaca (NH 3 ) 30

• Valori limite di emissione medi su 30 minuti

3. Valori limite di emissione medi ottenuti con periodo di

campionamento minimo di 30 minuti e massimo di 8 ore

espressi in mg/Nm 3

I valori medi di concentrazione degli inquinanti si ottengono

secondo i metodi fissati ed aggiornati ai sensi della tabella di cui

alla lettera C

Cadmio e suoi composti, espressi come cadmio (Cd) 0,05

in totale

Tallio e suoi composti espressi come tallio (Tl)

Mercurio e suoi composti espressi come mercurio (Hg)

0,05

Antimonio e suoi composti espressi come antimonio (Sb) .

Arsenico e suoi composti espressi come arsenico (As) .

Piombo e suoi composti espressi come piombo (Pb) .

Cromo e suoi composti espressi come cromo (Cr) .

Cobalto e suoi composti espressi come cobalto (Co) 0,5

in totale

Rame e suoi composti espressi come rame (Cu) .

Manganese e suoi composti espressi come manganese (Mn) .

Nickel e suoi composti espressi come nickel (Ni) .

Vanadio e suoi composti espressi come vanadio (V) .

4. Valori limite di emissione medi ottenuti con periodo

di campionamento minimo di 6 ore e massimo di 8

ore.

I valori medi di concentrazione degli inquinanti si ottengono

secondo i metodi fissati ed aggiornati ai sensi della tabella di

cui alla lettera C.

a) Diossine e furani (PCDD + PCDF) (1) 0,1 ng/Nm 3

b) Idrocarburi policiclici aromatici (IPA) (2) 0,01 mg/Nm 3

c) PCB-DL (3) 0,1 ng/Nm3

(1) I valori limite di emissione si riferiscono alla concentrazione totale

di diossine e furani, calcolata come concentrazione "tossica

equivalente". Per la determinazione della concentrazione "tossica

equivalente", le concentrazioni di massa delle seguenti policloro-

dibenzo-p-diossine e policlorodibenzofurani misurate nell'effluente

gassoso devono essere moltiplicate per i fattori di equivalenza

tossica (FTE) di seguito riportati, prima di eseguire la somma.

Questi valori sono in prospettiva soggetti a diminuzioni non sostanziali: il

prossimo step è la redazione dell’ aggiornamento del BREF previsto nel 2017

Formazione e controllo degli inquinanti

nel WtE

Il problema: le emissioni atmosferiche da attività di termodistruzione di rifiuti urbani eprodotti derivati contengono:

i macroinquinanti, presenti in concentrazioni rilevanti (g/m3 o mg m3),

I microinquinanti, presenti in livelli molto più modesti (g m3 o ng m3) possono costituireun rischio ambientale per la loro tossicità e persistenza.

Le caratteristiche qualitative e quantitative delle emissioni sono correlate ad un insieme di fattori, essenzialmente riconducibili a:

–rifiuto alimentato,

–tipo di forno utilizzato modalità operative del processo di combustione e del recupero termico ad esso abbinato;

Formazione degli inquinanti

Meccanismi di formazione particolato/aerosol nella

combustione

Aqueous Solutions

Distillate Oil and Organometallics

Metal Vapor

Vaporization

CenosphericParticle

Supermicron (Collectable)Particle

DenseParticle

PorousParticle

Dissolved,Inherent,

Reactive Metal

Porous Char

Inorganic Mixture

Submicron Aerosol

Surface Reaction/Condensation

AttritiveFragmentation

ExplosiveFragmentation

Submicron Inclusions,Residual Particles,

Secondary Atomization

MineralInclusions

InherentlyBoundMetal

ExcludedAsh

Nucleation / Condensation/Coagulation

Heavy Oil and Coal

Solids and Municipal Waste

Sludges

Esempio: formazione ‘soot’

Figura al microscopio elettronico di particelle di “Soot”

aggregate.

Formazione degli inquinanti:

metalli pesanti• I microinquinanti inorganici, costituiti essenzialmente da alcuni metalli

pesanti, sono riconducibili alla presenza di precursori nel rifiuto incenerito

Formazione degli inquinanti:

metalli pesanti• Partizioni

Formazione degli inquinanti:

diossine

• I microinquinanti organici giocano un ruolo determinante le

complesse reazioni di sintesi e distruzione che si verificano durante

la combustione ed il successivo raffreddamento dei fumi

24/tot

Cosa sono le diossine (PCDD/F)

25

• Le policloro dibenzo-p-diossine (PCDD) e i policloro dibenzofurani (PCDF) sono composti inquinanti presenti in tracce in quasi tutti i componenti dell’ecosistema.

• A differenza degli altri composti organici persistenti (POP) nocivi per l’ambiente, come PCB, PCN e pesticidi clorurati come DDT, PCP e altri, PCDD/F non sono mai prodotti intenzionalmente: essi sono i sottoprodotti di numerose attività industriali e di tutti i processi di combustione, incluso l’incenerimento di rifiuti.

• Le diossine, dal punto di vista della nomenclatura chimica, sono una classe di composti organici eterociclici la cui struttura base consta di un anello con quattro atomi di carbonio e due di ossigeno. Si ripartiscono in due categorie, entrambe derivate da composti di formula bruta C4H4O2.

• Le molecole diossino-simili (dioxins and dioxin-like compounds) altrimenti conformate confluiscono in questa voce, che prevalentemente tratta dell'intera classe, in particolare riguardo alla tossicologia ambientale e alla chimica ambientale di quest'ampio gruppo di composti.

Da dove provengono• Le due famiglie , PCDD E PCDF, hanno origine da:

• Derivati dalla 1,2-diossina (CAS 289-87-2), strutturalmente un endoperossido.

• Derivati dalla 1,4-diossina (CAS 290-67-5), il capostipite più stabile.

26

2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina,TCDD.

Spongiadiossina 1-idrossi-3,4,6,8-tetrabromdibenzo [1,4]

diossina, è un composto bromurato,prodotto dalla spugna di

mare

Come e quante sono?

• Tra le circa 200 diossine stabili conosciute, le più note sono le

dibenzodiossine policlorurate, composti aromatici la cui struttura

consiste di due anelli benzenici legati da due atomi di ossigeno e

con legati uno o più atomi di cloro. Gli anelli benzenici stabilizzano la

struttura della molecola.

• Gli isomeri che hanno il cloro nella posizione 2, 3, 7 e/o 8 sono quelli

più tossici.

Le diossine alogenate si bioaccumulano con emivita variabile a

seconda delle molecole degli organismi e delle condizioni degli

stessi

• La più nota e pericolosa di esse, per contaminazioni ambientali e

alimentari, è la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina, spesso indicata

con l'abbreviazione TCDD.

27

Congeneri tossici

Tutte le posizioni 2,3,7,8 sono occupate da atomi di cloro (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD)).

28

Diossine

2,3,7,8-TCDD (1)

1,2,3,7,8-PeCDD (0,5)

1,2,3,4,7,8-HxCDD (0,1)

1,2,3,6,7,8-HxCDD (0,1)

1,2,3,7,8,9-HxCDD (0,1)

1,2,3,4,6,7,8-HpCDD (0,01)

1,2,3,4,6,7,8,9-OCDD (0,001)

Dibenzofurani

2,3,7,8-TCDF (0,1)

1,2,3,7,8-PeCDF (0,05)

2,3,4,7,8-PeCDF (0,5)

1,2,3,4,7,8-HxCDF (0,1)

1,2,3,6,7,8-HxCDF (0,1)

1,2,3,7,8,9-HxCDF (0,1)

2,3,4,6,7,8-HxCDF (0,1)

1,2,3,4,6,7,8-HpCDF (0,01)

1,2,3,4,7,8,9-HpCDF (0,01)

1,2,3,4,6,7,8-OCDF (0,001)

Totale: 17 isomeri

Fattore di tossicità equivalente

Generalmente le diossine non vengono rilevate nelle diverse matrici come singoli composti, ma come miscele complesse dei diversi congeneri.

• Per riuscire a esprimere la tossicità dei singoli congeneri, e stato introdotto il concetto di fattore di tossicità equivalente (TEF*). I fattori di tossicità equivalente si basano sulla considerazione che i PCDD e i PCDF sono composti strutturalmente simili che presentano il medesimo meccanismo strutturale di azione (attivazione del recettore Ah*) e producono effetti tossici simili.

• Il recettore Ah è un recettore proteico citoplasmatico indispensabile allo sviluppo del fegato e del sistema immunitario, che interviene nei processi omeostatici e nella crescita e differenziazione cellulare.

29

Fattore di tossicità totale

• I TEF vengono calcolati confrontando l’affinita di legame dei

vari composti organocloro con il recettore Ah, rispetto a

quella della 2,3,7,8-TCDD, considerando l’affinità di questa

molecola come il valore unitario di riferimento.

• Per esprimere la concentrazione complessiva di diossine

nelle diverse matrici si e introdotto il concetto di tossicità

equivalente (TEQ*) che si ottiene sommando i prodotti tra i

valori TEF dei singoli congeneri e le rispettive concentrazioni,

espresse con l’unita di misura della matrice in cui vengono

riscontrate, ovvero:

30

Fattori di tossicità equivalente secondo NATO e WHO

31

Percorsi di formazione PCDD/F

• Distillazione (presenti nei rifiuti in ingresso)

• Da precursori (precursori clorinati quali PCB, PCPh,etc.)

• Sintesi De Novo (pirolisi e composti chimicamente non

correlati)

• Clorinazione/brominazione

• Effetti memoria

32

33/tot

34/tot

Il controllo delle emissioni negli impianti

WtE

Il controllo delle emissioni

• abbastanza complesso, per le differenze che caratterizzano gliinquinanti presenti ed i corrispondenti livelli di concentrazione

• sistematica tendenza normativa verso un restringimento nei limitidi emissione, ispirato da criteri basati tanto sull’opportunità diadeguarli al progressivo miglioramento nelle tecnologie(“tecniche”) disponibili che dalle necessità di contenere i rischi perla salute connessi ai microinquinanti tossici a livelli che possanoessere ritenuti accettabili dalle popolazioni interessate.

Driving forces:

• MTD (Migliori tecnologie disponibili) e IED - “Integrated pollution

prevention and control”

• Minimizzazione rischi per la salute da esposizione a tossici

Concentrazioni inquinanti nei gas grezzi

37

Le strategie

Due distinti criteri di intervento, finalizzati

- alla minimizzazione della formazione di alcune componenti,durante la combustione ed il successivo raffreddamento dei fumi(interventi preventivi per CO, VOC, organoclorurati, NOx),

- alla rimozione degli inquinanti tramite opportune tecnologie didepurazione a valle della combustione (end of pipe: NOx, tutto ilresto ).

Le strategie preventive

1. Tipologia di rifiuti termovalorizzabili e necessità di pretrattamenti - CSS(preventivo - PRIMA)

2. Ottimizzazione del processo di combustione (preventivo - DURANTE):

• T, ossigeno, tempo di permanenza gas, turbolenza

• miscelazione aria/combustibile (rapporti primaria/secondaria, criteri

progettazione griglia/forno)

• configurazione innovative (aria arricchita, “staging” aria primaria)

• conversione organici (senza trasferimento ad altre fasi)

• conversione NOx (SNCR)

3. Controllo riformazione PCDD/F (preventivo-durante)

• inibizione attività catalitica ceneri volanti con additivi (urea, ammoniaca,

ammine)

• ricircolo gas combusti

• progettazione e gestione caldaia (cicli pulizia) per minimizzare deposito ceneri

Depurazione dei fumi

Approccio integrato nella configurazione delle linee di depurazione

• Depolverazione con elettrofiltri (pre) e/o filtri a tessuto

• Sistemi a secco/semisecco per il controllo dei gas acidi/tossici in

traccia

• Sistemi ad umido potenziati per il controllo dell’effetto memoria di

PCDD/F

• Sistemi catalitici per la conversione simultanea ad alta efficienza di

NOx/organici in traccia (PCCD/F)

40

Live

lli e

missivi (%

lim

ite)

40

80

60

20

0

Processi

Varietà di configurazioni impiantistiche: processi a secco o ad umido.

L’opzione ad umido presenta notevoli margini di sicurezza per i gas

acidi (HCl, HF ed SO2), con livelli di concentrazione difficilmente

raggiungibili con sistemi a secco;

più complessa dal punto di vista impiantistico, sopratutto per la

produzione di residui liquidi e per le corrispondenti esigenze di

smaltimento, ed appare meno cautelativa nei confronti di alcuni

microinquinanti volatili in assenza di una fase separata di

controllo.

I processi a secco, nelle configurazioni con depolveratore finale a

tessuto ad altissima efficienza e con additivazione di carbone

attivo, posseggono ottime capacità di controllo per il particolato

ed i microinquinanti volatili (mercurio in particolare), veicolati tanto

dalle frazioni più fini delle polveri che dalla fase gassosa, mentre

presentano minori margini di cautela per le emissioni di gas acidi.

• Bicarbonato di sodio

• v

Rimozione di gas acidi in traccia

Sistemi a secco e semisecco

- reattivi alcalini (calce, bicarbonato di sodio) additivati con sorbenti

(carbone attivo) per rimozione tossici in traccia

• calce: Ca(OH)2 + HCl (HF, SO2) -+ CaCl2 (CaF2, CaSO3) + H2O

• bicarbonato: NaHCO3 + HCl (HF, SO2) -+ NaCl (NaF, NaSO3) + H2O +

CO2

Rimozione di gas acidi in traccia e particolato

Sistemi a secco e semisecco

- filtri a tessuto per rimozione polveri e residui neutralizzazione:

meccanismi di separazione molto efficienti per particolato fine -+ metalli

volatili

• materiali microporosi (GoreTex©) -+ filtrazione di superficie -+

rimozioni elevatissime

• modalità esercizio (contatto gas/pannello polveri) -+ tempi di reazione

+ controllo simultaneo volatili previa additivazione reagenti

dosaggi in linea a monte depolveratore

Termovalorizzatore di

Brescia:

sistema a secco

TV Brescia a2a:

Dichiarazione ambientale

Processo a semisecco

Processi DeNOx

Per il controllo degli ossidi di azoto i

sistemi non catalitici SNCR in fase

di combustione presentano notevoli

vantaggi operativi legati alla

semplicità del processo ed

apprezzabili contributi al controllo

dei microinquinanti organoclorurati

tramite la riduzione dei percorsi di

riformazione.

I sistemi catalitici SCR sviluppano

efficienze di rimozione

significativamente più elevate e

sono in grado di garantire ottime

capacità di conversione nei riguardi

dei microinquinanti organici

(diossine in particolare):

la configurazione impiantistica risulta più

complessa, in particolare per le

richieste di post-riscaldamento dei

gas in ingresso al reattore, e

presenta esigenze ed oneri

gestionali superiori.

Quale configurazione scegliere?

Tecnologie di trattamento dei fumi: BAT

a secco, con sorbente basico e carboni attivi, e lavaggi selettivi

1. due apparati di depolverazione o uno solo?:

i) sulle ceneri volanti a T alta

ii) dopo trattamento a secco con filtri a maniche

2. necessita’ o meno di lavaggio selettivo (venturi

scrubber) ?–materiale: sezioni trattamento fumi a temperature più basse:

Hastelloy C, vetroresina, teflon etc.

3. DENOx catalitica ?

Silla 2 Milano: a secco con doppia filtrazione

54/tot

Prestazioni inceneritore Silla 2

55/tot

LINEE GUIDA PER L’INDIVIDUAZIONE E L’UTILIZZAZIONE DELLE MIGLIORI TECNICHE DISPONIBILI PER GLI IMPIANTI DI INCENERIMENTO DEI RIFIUTI (Commissione ex art . 3 , comma 2 , del D.Lgs 372/99)

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Considerazioni conclusive su WtE

Pregiudizi da sfatare

• Non é vero che con la termoutilizzazione non servono discariche.

• Tuttavia, i volumi necessari sono ridotti di 10-30 volte, e il materiale da smaltire

é INERTE.

• Non é vero che il rifiuto si trasforma in polveri. L'80% circa della massa dei

rifiuti diventa gas (come la legna nel camino).

• Non é vero che la combustione dei rifiuti avviene ad altissima temperatura. Nei

combustori a griglia la fiamma é a 1000-1200°C, contro i 2200-2400°C dei

motori a benzina o Diesel.

• Non é vero che la combustione dei rifiuti richiede combustibile fossile.

• Non é vero che le specie tossiche generate nella combustione restano tali

("nulla si crea, nulla si distrugge").

• Non é vero che il termoutilizzatore "distrugge" più energia di quanta ne

produca

• Non é vero che la termo-utilizzazione é antagonista di raccolta differenziata e

riciclaggio.

• Non é vero che la qualità dei rifiuti inficia il controllo delle emissioni

Le quattro R della gestione dei rifiuti

L’attuazione delle quattro RL'attuazione di ognuna delle quattro R richiede investimenti, normative,

organizzazione, e soprattutto tempo

• nel frattempo, i rifiuti sono prodotti ogni giorno

Inoltre:

• La Riduzione della produzione di rifiuti non é ancora iniziata

• L'effettivo Riciclaggio é inevitabilmente inferiore alla Raccolta differenzata

• Gli impianti per il Recupero di energia sono assolutamente insufficienti per

trattare i quantitativi di Rifiuto Urbano Residuo (RUR) da smaltire.

Risultato: in molti Paesi, tra cui l'Italia, una quota maggioritaria dei rifiuti non

trattati finisce in discarica

La gestione delle emergenzeNell'immediato:

• Discarica

• Esportazione

Nel breve-medio termine (3-5 anni) aggiungi:

• Riciclaggio

• Recupero di energia

Nel lungo termine (10 anni e oltre) aggiungi:

• Riduzione della produzione

• Riutilizzo

Dati i limiti alla frazione di rifiuti effettivamente riciclabile, l'opposizione agli

impianti di termoutilizzazione per il recupero di energia si è tradotta in un

prolungamento della dipendenza dalla discarica

Considerazioni conclusive

Il recupero di energia da rifiuti consente:

• la chiusura del ciclo di gestione dei rifiuti

• un risparmio significativo di risorse

• una riduzione delle emissioni globali (inquinanti & gas con effetto

serra);

Sono disponibili moderne tecniche/tecnologie di trattamento che

consentono buoni livelli di recupero nel rispetto dell’ambiente;

• Non esiste “la soluzione”, né a livello di sistema né a livello tecnico,

applicabile in modo generalizzato, ma un ventaglio di alternative

idonee alle varie realtà locali;

• Necessita un approccio sistemico sul territorio che coinvolga autorità,

cittadini ed imprenditori per cogliere le opportunità che il recupero di

energia da rifiuti è in grado di offrire.