Incinerator

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În contextul gestionării deșeurilor , incineratorul este clasificat ca o instalație chimică utilizată pentru eliminarea deșeurilor prin intermediul unui proces de ardere la temperatură ridicată (denumită „incinerare”), [1] din care rezultă un efluent gazos care conține produsele de ardere (care în general, poate include, de asemenea, substanțe mai mult sau mai puțin toxice , cum ar fi dioxine , furani , particule , cenușă și praf [2] ). Scopul incinerării este de a reduce volumul și pericolul deșeurilor tratate. [3]

Procesul de incinerare propriu-zis este un proces particular de tratare termică a deșeurilor efectuat prin arderea completă în prezența oxigenului. Alte tratamente termice reziduale sunt piroliza , efectuată în absența oxigenului și gazificarea , care constă în schimb din oxidare parțială. [4] În linii mari, vorbim de „incinerare” chiar și atunci când fazele de piroliză și gazeificare sunt prezente în cadrul acestui proces. [3]

În unele tipuri de instalații, căldura dezvoltată în timpul arderii deșeurilor este recuperată (de exemplu GVR) și utilizată pentru a produce abur , apoi ulterior pentru producerea de energie electrică sau ca purtător de căldură (de exemplu pentru încălzirea centralizată ) folosind cogenerarea . Aceste instalații sunt denumite „incineratoare de deșeuri cu recuperare de energie” sau „instalații de deșeuri în energie”. [5]

Tipuri de deșeuri tratate

Combustibil solid secundar

Deșeuri tratate în așteptarea trimiterii spre ardere.
Operațiune de încărcare a deșeurilor la intrarea într-un incinerator (Malešice, Praga).

Categoriile predominante de deșeuri incinerabile și sunt definite ca combustibil solid secundar , adică:

La acestea se pot adăuga categorii particulare precum nămolul de canalizare , deșeurile medicale și deșeurile din industria chimică . [6] Pe de altă parte, deșeurile periculoase nu sunt incinerate.

Este foarte important să rețineți că tipul și caracteristicile incineratorului în construcție se modifică în funcție de tipul de deșeuri de tratat. [6]

Există, de asemenea, o cantitate mare de deșeuri incinerabile, clasificate drept „inerte”, provenite din construcții și demolări: acestea constituie în Italia un procent de aproximativ 30% din total, egal cu 30 de milioane de tone pe an (date din 2014). [7]

În cazul deșeurilor solide municipale, înainte de a continua cu incinerarea, deșeurile trebuie tratate prin procese speciale menite să elimine materialele necombustibile ( sticlă , metale , agregate) și fracția umedă numită FORSU , constând din materie organică precum deșeurile. alimentație și agricultură etc.

Deșeuri solide municipale

Având în vedere că natura deșeurilor solide municipale este extrem de variabilă în funcție de zona deservită de fiecare incinerator individual, procesul de incinerare și, în consecință, caracteristicile și gestionarea unui incinerator pot fi foarte diferite de la o zonă geografică la alta [8], precum și după perioada specifică de timp în care se desfășoară procesul: de exemplu, pentru modificările consumului care au loc între vară și iarnă sau în anii care urmează comercializării și achiziționării de produse noi și, în general, ca urmare a modificărilor în piața globală și locală.

Tipul de deșeuri urbane solide tratate într-un incinerator este, de asemenea, modificat în mod substanțial coroborat cu practicile de colectare separată implementate în zonă. [8] În special, pe lângă scăderea cantității de deșeuri trimise la procesul de incinerare, colectarea separată modifică caracteristicile RSM, [8] cu consecințe asupra cantității de deșeuri tratate, dar și asupra calității acestora. [8] De exemplu, colectarea separată a deșeurilor organice (numită și "umedă") ​​mărește puterea calorică a deșeurilor solide municipale, [8] scăzând astfel cantitatea de combustibil necesară pentru a incinera fiecare tonă de deșeuri.

Amestecarea RSM cu sprijinul macaralelor (Malešice, Praga).

În ceea ce privește tratarea prealabilă a deșeurilor solide municipale, pentru a îmbunătăți performanța și controlul procesului, aceste deșeuri, fiind extrem de eterogene, sunt zdrobite și amestecate cu macarale speciale în interiorul unui rezervor construit în general în beton armat , [9] în pentru a obține o compoziție a hranei pentru cuptor cât mai omogenă. [9]

O altă necesitate în cazul instalațiilor de incinerare a RSM este prezența unor structuri închise în care deșeurile sunt depozitate și amestecate, pentru a limita emisia către exterior a mirosurilor, zgomotelor și vibrațiilor. [9] și această zonă are, în general, o capacitate de stocare de aproximativ 3-5 zile [9] și trebuie să fie echipată cu măsuri speciale de prevenire a incendiilor. [9]

Deșeuri speciale

În cazul incineratoarelor pentru deșeuri speciale, caracteristicile instalației variază considerabil în funcție de faptul dacă este o instalație pentru tratarea deșeurilor speciale din surse diferite sau dacă, dimpotrivă, astfel de deșeuri speciale provin de la o singură companie. [10] În al doilea caz, vorbim de „plante dedicate”; [10] aceste instalații, fiind proiectate pentru nevoile unei anumite companii, sunt mai puțin versatile (deoarece sunt concepute pentru a trata numai deșeurile companiei specifice în cauză), [10], dar pe de altă parte, proiectarea lor este mai bine orientată , deoarece există o mai bună înțelegere a tipului de deșeuri de tratat. [10]

Deșeurile speciale pot fi deosebit de toxice și necesită mai multe controale. Din acest motiv, înainte ca astfel de deșeuri să fie depozitate pentru incinerare, acestea trebuie să fie supuse unor controale stricte pentru a verifica eligibilitatea pentru instalația de incinerare. [11] Aceste controale includ inspecție vizuală, investigații analitice și compararea rezultatelor acestor controale cu specificațiile speciale ale instalației, [11] după care, deșeurile pot fi admise și apoi depozitate pentru incinerare sau nu sunt permise [11] ] , și apoi trimise la alte stații de tratare mai potrivite.

Spre deosebire de RSM, deșeurile speciale pot fi atât solide, cât și lichide, [12] pentru care instalația necesită echipamente pentru manipularea celor mai complexe și diversificate materiale. [12]

Nămol de canalizare

Compoziția nămolului de epurare și, în consecință, caracteristicile incineratorului responsabil pentru tratarea acestuia pot varia considerabil în funcție de nămolul provenit din zone industriale sau municipale. [13]

În cazul unor astfel de deșeuri, instalația de incinerare trebuie să aibă o secțiune pentru a reduce conținutul de lichid din nămol. [13] Acest lucru se poate face prin echipamente care utilizează procese fizice, cum ar fi decantatoare , separatoare centrifuge și prese de filtrare . [13] Acest proces este adesea urmat de un uscător termic suplimentar [14] și un proces de digestie a nămolului . [15]

Deșeuri medicale

Deșeurile medicale neinfecțioase sunt uneori tratate în instalațiile de incinerare a RSM [15] , în timp ce dacă sunt potențial infecțioase, sunt tratate în instalații speciale de incinerare dedicate acestui scop. [15] Astfel de instalații necesită secțiuni adecvate de spălare și dezinfecție a deșeurilor și zone separate pentru depozitarea și transferul deșeurilor. [16] În unele cazuri, sunt necesare, de asemenea, zone de depozitare echipate cu instalații adecvate de refrigerare și înghețare a deșeurilor. [16]

Datorită cantității mari de lichide pe care le conțin în general, deșeurile medicale necesită timpi de incinerare foarte lungi. [15]

Tipuri de construcții

Este posibil să se distingă următoarele tipuri de incineratoare pe baza tehnologiei specifice utilizate în camera de ardere primară. [16]

Incinerator de rețea

Schema unui incinerator orizontal cu grătar.
Schema unei instalații de incinerare (din stânga: zona de depozitare și amestecare, camera de ardere și secțiunea de tratare a efluenților gazoși).
Interiorul cuptorului unui incinerator cu grătar.

Aceste incineratoare au o vatră mare, cu grile metalice în mod normal cu trepte formate din bare sau role paralele. Grătarul poate fi mobil sau fix și zonele traversate pot fi proiectate pentru a atinge diferite temperaturi, pentru a obține încălzire treptată. [17]

Funcționarea unui incinerator cu grătar poate fi împărțită în următoarele etape principale:

  1. Sosirea deșeurilor din instalațiile de sortare amplasate în întreaga zonă (dar și direct din colectarea deșeurilor): deșeurile sunt depozitate într-o zonă a instalației dotată cu un sistem de aspirație, pentru a evita dispersarea mirosurilor neplăcute. Cu o macara aeriană, materialele sunt depozitate în cuptor printr-o buncăr , uneori asociat cu un transportor . [18] O supapă anti-retur specială poate fi, de asemenea, prezentă pentru a împiedica flăcările cuptorului să ajungă în exterior sau pentru ca o cantitate nedorită de aer să treacă prin buncăr, modificând procentul de oxigen din cuptor, care este controlat pentru a garanta arderea completă a combustibilului sau pentru a maximiza eficiența sistemului. [18] Debitul deșeurilor alimentate este ajustat printr-un sistem special de dozare cu acționare mecanică sau hidraulică. [18]
  2. Combustie: cuptorul este de obicei echipat cu una sau mai multe rețele mobile pentru a permite mișcarea continuă a deșeurilor în timpul arderii. Grilele pot fi orizontale sau înclinate. În cazul rețelelor înclinate, acestea pot fi proiectate pentru a se deplasa în direcția mișcării deșeurilor sau în direcția opusă, [19] în funcție de necesitatea creșterii sau scăderii vitezei deșeurilor. Un curent de aer forțat este suflat în cuptor prin deschiderile rețelelor (de jos în sus) pentru a furniza cantitatea de oxigen necesară arderii, menținând temperatura ridicată (în general între 850-1100 ° C [20] ). Pentru a rezista mai bine acestor temperaturi, grătarele au adesea un sistem intern de răcire cu aer sau apă. [21] Pentru a menține aceste temperaturi, când puterea calorică a combustibilului este prea mică, gazul metan este uneori introdus într-o cantitate variabilă între 4 și 19 m³ pe tonă de deșeuri. O cameră de ardere secundară (camera de post-combustie) este asociată lângă o cameră de ardere primară, cu scopul de a finaliza arderea vaporilor .
  3. Producția de abur supraîncălzit : emisia puternică de căldură produsă prin ardere vaporizează apa care circulă în cazanul din aval.
  4. Producția de energie electrică : aburul generat pune în mișcare o turbină care, cuplată la un motor cu angrenaj și un alternator , transformă energia termică în energie electrică, producând curent alternativ prin extinderea aburului supraîncălzit.
  5. Extragerea cenușii : componentele deșeurilor necombustibile sunt colectate într-un rezervor plin cu apă situat în aval de ultima rețea. [22] Deșeurile, răcite astfel, sunt apoi extrase și eliminate în depozite speciale. Prin separarea prealabilă a agregatelor de fracțiunea combustibilă, se obține o reducere a zgurii. Apa de răcire (aproximativ 2,5 m³ / t) trebuie purificată înainte de a fi evacuată în exterior. Cenușa este clasificată ca deșeu special nepericulos, în timp ce praful fin (aproximativ 4% din greutatea deșeurilor primite) interceptat de sistemele de filtrare este clasificat ca deșeu periculos special. Ambele sunt aruncate în gropile de gunoi pentru deșeuri speciale. Au existat experiențe de reutilizare a cenușii de fund.
  6. Tratarea gazelor arse : după ardere, fumurile fierbinți (aproximativ 140-150% din greutatea deșeurilor primite [23] ) trec într-un sistem de filtrare în mai multe etape pentru reducerea conținutului de poluanți. După tratament și răcire, vaporii sunt eliberați în atmosferă la aproximativ 140 ° C. [24]

Arderea materialului are loc în zona de deasupra grătarului. Forma camerei de ardere este studiată în funcție de tipul de material care va alimenta sistemul și de tipul grătarului utilizat pentru a direcționa fluxul principal de aer. Tipurile de camere de ardere pot fi: [25]

  • curent unidirecțional / paralel (aerul este ghidat de la intrarea materialului până la capătul camerei de ardere)
  • contracurent (aerul curge în direcția opusă fluxului de deșeuri și iese aproape de începutul grătarului)
  • curent central (aerul intră din diferite puncte secundare de injecție și iese în centrul camerei de ardere).

Prima metodă garantează un timp de ședere mai lung al fumului de ardere în cameră și asigură trecerea lor prin cel mai fierbinte punct; a doua metodă favorizează preîncălzirea și uscarea materialului; a treia metodă este în schimb un compromis între cele două metode anterioare. [26]

O parte a aerului necesară arderii primare este furnizată din partea inferioară a grătarului și acest flux este utilizat și pentru răcirea grătarului însuși. Răcirea este importantă pentru menținerea caracteristicilor mecanice ale grătarului; multe grătare mobile sunt răcite de un flux intern de aer sau apă. [27] În general, apa este utilizată în cazul deșeurilor cu putere calorică deosebit de mare (mai mare de 12-15 MJ / kg) [27] . Pe lângă arderea primară normală, arderea secundară se efectuează și prin intermediul aerului introdus cu viteză mare deasupra grătarului pentru a finaliza reacția de ardere, creând o condiție de exces de oxigen și turbulență care asigură amestecarea optimă a combustibilului și oxidarea . [28] Cenușa produsă prin ardere este colectată și răcită în rezervoare pline cu apă. [29]

Incineratoarele mai vechi și mai simple constau dintr-o cameră de cărămidă cu un grătar plasat respectiv deasupra și sub colecția de cenușă. Cel amplasat deasupra, având o deschidere în partea superioară sau laterală, a fost folosit pentru a încărca materialul care urmează să fie ars, în timp ce cel inferior a permis îndepărtarea reziduului solid ne-ars prin deschiderea laterală.

În comparație cu alte tipuri de incineratoare, instalațiile cu rețele mobile sunt cele mai exploatate pentru deșeurile municipale: aproximativ 90% dintre instalațiile care tratează deșeurile municipale din Europa utilizează această tehnologie [30] [31] și permit, datorită mișcării deșeurilor în interiorul camerei de ardere, o optimizare a combustiei în sine. O singură rețea este capabilă să trateze mai mult de 35 t / h de deșeuri și poate lucra 8.000 de ore pe an cu o singură suspendare a activității, pe durata unei luni, legată de întreținere și verificări programate. [32] Legislația europeană impune în general o temperatură de ardere de 850 ° C (1100 ° C pentru unele deșeuri periculoase) și un timp de reținere de cel puțin două secunde. [33]

Datorită depunerii continue de praf pe rețele, în comparație cu alte tipuri de incineratoare, incineratoarele cu grătar necesită o întreținere periodică mai frecventă.

Deoarece acestea sunt plante care exploatează căldura dezvoltată prin ardere, pentru dimensionarea lor este necesar să se ia în considerare atât greutatea deșeurilor (care constituie combustibilul), cât și puterea lor calorică , adică căldura dezvoltată în timpul arderii (în general egală cu aproximativ 9000 -13000 MJ / t). De exemplu, un incinerator conceput pentru a arde 100.000 t de deșeuri cu o putere calorică de 13.000 MJ / t poate arde cu până la 45% mai mult dacă deșeurile au o putere calorică de 9.000 MJ / t. [34]

Incinerator cu pat fluidizat

vezi în detaliu Fluidizarea

Reprezentarea schematică a unui pat fluid

Arderea în pat fluidizat se realizează prin trimiterea unui jet puternic de aer de jos printr-un pat de material inert (de exemplu, nisip sau cenușă [35] ). În acest fel, patul se extinde și crește, în timp ce particulele se amestecă și sunt sub agitare constantă. În acest moment sunt introduse deșeurile și combustibilul. Sistemul inert / deșeuri / combustibil este menținut în suspensie pe fluxul de aer pompat și sub amestecare violentă și agitație, asumându-se astfel caracteristici asemănătoare fluidului (de aici și termenul „pat fluid”). Acest proces se numește " fluidizare " și este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit în alte domenii ale industriei chimice , de exemplu în construcția reactorului chimic , a schimbătorului de căldură sau a mixerului .

O cameră de ardere cu pat fluidizat permite reducerea emisiilor de oxizi de sulf (SO x ) prin amestecarea pulberii de calcar sau de dolomit cu agregatul: în acest fel sulful nu se oxidează pentru a forma gaz, ci precipită sub formă de sulfat . Printre altele, acest precipitat fierbinte permite îmbunătățirea schimbului de căldură pentru producerea vaporilor de apă. Deoarece patul fluidizat permite, de asemenea, să funcționeze la temperaturi mai scăzute (în jur de 850-950 ° C în spațiul de deasupra patului fluidizat [35] și o temperatură mai mică, până la 650 ° C, în interiorul patului fluidizat [35] ), acționând la aceste temperaturi este posibil să se reducă emisiile de oxizi de azot (NO x ). [36]

Un studiu comparativ a comparat emisiile de particule fine, caracterizând dimensiunea, compoziția și concentrația acestora, precum și a oligoelementelor în raport cu utilizarea unei camere de rețea și a unei camere cu pat fluidizat (FBC) în amonte de sistemele de filtrare. S-a constatat că emisiile de particule cu un diametru mai mic de 1 µm (PM 1 ) sunt de aproximativ patru ori mai mari în cazul rețelelor, cu valori de 1-1,4 g / Nm³ (grame pe metru cub normal ) [ 37] împotriva 0, 25-0,31 g / Nm³ din patul fluidizat. S-a măsurat, de asemenea, cantitatea medie totală de cenușă produsă, care sa dovedit a fi de 4,6 g / Nm³ în cazul patului fluidizat și de 1,4 g / Nm³ în cazul grilelor. [38]

Patul fluidizat are avantajul că necesită puțină întreținere și nu necesită piese în mișcare. De asemenea, are o eficiență puțin mai mare decât cuptoarele cu grătar, dar necesită combustibil cu o dimensiune a particulelor destul de omogenă.

Cele mai utilizate tipuri de pat fluidizat se încadrează în principal în două categorii: sisteme de presiune atmosferică ( combustie cu pat fluidizat , FBC) și sisteme sub presiune ( combustie cu pat fluidizat presurizat , PFBC). Acestea din urmă sunt capabile să genereze un debit gazos la presiune și temperatură ridicate capabile să alimenteze o turbină cu gaz care poate efectua un ciclu combinat extrem de eficient. [36]

Incinerator de cuptor rotativ

Schema unui cuptor rotativ

Instalațiile pentru cuptoare rotative sunt foarte versatile, deoarece pot fi proiectate pentru a trata diferite tipuri de deșeuri. [39] Sunt utilizate în general la eliminarea deșeurilor industriale și speciale, dar și a deșeurilor medicale, în timp ce utilizarea lor în tratarea RSM este mai puțin frecventă. [39]

Există una sau două camere de ardere, care funcționează în general la temperaturi cuprinse între 850 și 1200 ° C [39] : camera primară de ardere constă dintr-un tub cilindric construit din material refractar înclinat la 5-15 °, a cărui mișcare în jurul propriei rotații axa este transmisă la deșeuri, pentru care este necesar în mod normal un timp de ședere în cuptor de aproximativ 30-90 de minute. [39] Rotația face ca cenușa și restul fracției solide ne-arse să se acumuleze la capătul cilindrului, care este trimis în cele din urmă în afara cuptorului. Gazele trec în schimb într-o a doua cameră de ardere fixă. Camera secundară de ardere este utilizată pentru a finaliza reacțiile de oxidare în faza gazoasă. [40]

În raport cu pericolul deșeurilor tratate, emisiile gazoase pot necesita un sistem de pretratare mai precis înainte de a fi eliberate în atmosferă. Multe particule tind să fie transportate împreună cu gazele fierbinți; din acest motiv se utilizează un „post-arzător” după camera de ardere secundară pentru a efectua o combustie suplimentară. [40]

Incinerator de focar cu mai multe etape

Denumirea acestei tehnologii este legată de trecerea materialului care urmează să fie tratat pe mai multe focare. Deșeurile sunt transportate prin cuptor prin deplasarea unei danturi mecanice dispuse pe brațele de agitare montate pe o axă centrală rotativă care se extinde la o anumită înălțime de la vatră. Deșeurile primite sunt încărcate de la un capăt, în timp ce reziduurile de ardere sunt îndepărtate de la celălalt capăt. Încărcarea / descărcarea deșeurilor se repetă automat în funcție de numărul de șeminee prezente.

Un tip de incinerator cu mai multe trepte este cuptorul cu piroliză cu niveluri, conceput inițial pentru incinerarea nămolurilor de diferite tipuri (inclusiv nămol biologic inactivat) și folosit ocazional la incinerarea MSW.

Incineratoare la scară mică

În plus față de aplicațiile pe scară largă, procesele de incinerare sunt efectuate cu instalații la scară mică, utilizate pentru tratarea unei cantități limitate de deșeuri.

Funcționarea acestor incineratoare este practic similară cu cea a instalațiilor industriale, fiind dotate cu o cameră de ardere, un sistem de tratare a fumului și un coș de fum pentru expulzarea fumurilor în atmosferă.

Navele cu incineratoare

Vulcanus II (IMO 8128913) incinerând deșeuri în Marea Nordului .

Pe lângă incineratoarele instalate pe uscat, există și incineratoare instalate pe bărci, care se numesc „nave incineratoare”. Un exemplu de navă de incinerare este M / T Vulcanus (IMO 5105295), proiectat în 1956 ca fregată pentru a fi apoi transformat și folosit ca navă de incinerator între 1972 și 1990. Un alt exemplu de navă de incinerare este Vulcanus II , nu de confundat cu precedentul.

Gazificatoare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Gazificator .

O alternativă la instalațiile de incinerare cu combustie este gazificarea (nu trebuie confundată cu regazificatoarele pentru gaze naturale). În aceste instalații, deșeurile sunt descompuse termochimic prin suflarea unui curent de azot, inclusiv oxigen, la temperaturi ridicate, obținându-se ca produse finale un gaz combustibil (numit gaz de sinteză ) și deșeuri solide. Gazificarea, care are loc în prezența unei anumite cantități de oxigen, poate fi considerată o tehnologie intermediară între incinerare și piroliză propriu-zisă.

Există numeroase procese bazate pe gazeificare, mai mult sau mai puțin răspândite și testate, care diferă între ele prin tipul de deșeuri tratate, prin emisiile și după produsele reziduale (lichide, gazoase, solide), chiar dacă acum sunt o tehnologie bine dezvoltată și testată prin primele încercări. În general, cele mai multe dintre ele se caracterizează prin faptul că materialul care trebuie tratat trebuie să fie tocat mărunt pentru a fi investit uniform de curentul de azot (pirolizeri) sau de un amestec de azot și oxigen (gazificatori). Temperaturile de funcționare sunt în general cuprinse între 400 și 800 ° C în cazul pirolizei și în timp ce pentru gazeificare sunt semnificativ mai mari. Emisiile celor două tehnologii sunt semnificativ diferite de cele referitoare la un incinerator și variabile în raport cu instalațiile și procesele specifice utilizate, precum și cu tipul de material tratat.

Torță cu plasmă

Un anumit tip de gazificare folosește o lanternă cu plasmă la temperaturi cuprinse între 7000 și 13000 ° C, care descompune complet moleculele organice și vitrificează toate reziduurile, eliminând teoretic problemele legate de poluare, deoarece nu ar trebui să producă compuși gazoși toxici. ca dioxine , furani sau cenușă, ceea ce îl face o modalitate excelentă de tratare a anvelopelor , a PVC-ului , a deșeurilor din spitale și a altor deșeuri industriale, precum și a deșeurilor municipale netratate. Cu toate acestea, punctele critice ale acestor plante sunt exploatarea comercială a materialului vitrificat și producția de nanopulberi , care pot scăpa de vitrificare și sunt prezente în vapori în concentrații care nu au fost încă determinate exact. [ fără sursă ]

Pirolizatori

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Pirolyzer .

instalațiile de piroliză sunt parțial similare cu gazificarea.În aceste instalații, deșeurile sunt descompuse termochimic prin suflare într-un flux de azot . În practică, în timp ce la incineratoare materialul este încălzit în prezența oxigenului și are loc o combustie care generează căldură și produce compuși gazoși oxidați , în instalațiile de piroliză se efectuează aceeași încălzire în absența totală a oxigenului și materialul suferă scindarea a legăturilor chimice originale cu formarea unor molecule mai simple. De-a lungul timpului și în multe domenii, au fost create sisteme cu pirolizere , care s-au răspândit mai mult sau mai puțin în funcție de tipurile utilizate, în ciuda faptului că sunt o tehnologie bine dezvoltată și testate de primele aplicații pentru timpul care a trecut.

Sisteme de purificare a fumului

Diagrama unui ciclon
Electrofiltru instalat într-un incinerator din Dijon , Franța

Sistemele de purificare a gazelor arse din incineratoare constau din diferite secțiuni de reducere dispuse în serie și, prin urmare, sunt denumite „multietajate”. Fiecare secțiune este concepută pentru a reduce un anumit tip de poluanți. In base alla natura chimico-fisica della sostanza da abbattere, si può procedere con metodi fisici o metodi chimici; i metodi chimici consistono generalmente in reazioni chimiche con opportuni reagenti allo scopo di trasformare le sostanze inquinanti in altre sostanze non nocive, relativamente inerti e facilmente separabili.

Questi sistemi si suddividono in base al loro funzionamento in: semisecco, secco, umido e misto.

A partire dagli anni ottanta si è affermata l'esigenza di rimuovere i macroinquinanti presenti nei fumi della combustione (ad esempio ossido di carbonio, ossidi di azoto e gas acidi come l' anidride solforosa ) e di perseguire un più efficace abbattimento delle polveri in relazione alla loro granulometria. Si è passati dall'utilizzo di sistemi, quali cicloni e multicicloni , con efficienze massime di captazione delle polveri rispettivamente del 70% e dell'85%, ai precipitatori elettrostatici (ESP) o filtri a maniche , che garantiscono efficienze notevolmente superiori (fino al 99% e oltre). [41]

In aggiunta, sono state sviluppate misure di contenimento preventivo delle emissioni, ottimizzando le caratteristiche costruttive dei forni e migliorando l'efficienza del processo di combustione. Questo risultato si è ottenuto attraverso l'utilizzo di temperature più alte (con l'immissione di discrete quantità di metano), di maggiori tempi di permanenza dei rifiuti in regime di alte turbolenze e grazie all'immissione di aria secondaria per garantire l' ossidazione completa dei prodotti della combustione.

Tuttavia l'aumento delle temperature, se da un lato riduce la produzione di certi inquinanti (per esempio diossine), dall'altra aumenta la produzione di ossidi di azoto e soprattutto di particolato il quale quanto più è fine, tanto più difficile è da intercettare anche per i più moderni filtri, per cui si deve trovare un compromesso, considerato anche che il metano usato comunque ha un costo notevole. Per questi motivi talvolta gli impianti prevedono postcombustori a metano e/o catalizzatori che abbassano la temperatura di reazione fino a circa 900 °C.

Abbattimento degli NOx

La formazione di ossidi d'azoto (NOx) aumenta quasi esponenzialmente al crescere della temperatura di combustione.

Per l'abbattimento degli ossidi di azoto possono essere utilizzati processi di tipo catalitico o non catalitico.

I processi catalitici comunemente utilizzati sono chiamati riduzione selettiva catalitica (SCR), che consiste nell'utilizzo di un reattore a valle della linea di depurazione in cui viene nebulizzata ammoniaca (NH 3 ), che, miscelandosi con i fumi e attraversando gli strati dei catalizzatori, trasforma alla temperatura di 300 °C gli ossidi di azoto in acqua (H 2 O) e azoto gassoso (N 2 ), gas innocuo che compone circa il 79% dell'atmosfera. Visto che è possibile che una certa quantità di ammoniaca non reagita sfugga dal camino (" ammonia slip "), sono state elaborate altre metodiche che non fanno uso di ammoniaca quale reagente o che prevedono un suo ulteriore abbattimento tramite un altro processo catalitico.

I processi non catalitici comunemente utilizzati sono invece chiamati riduzione selettiva non catalitica (SNCR); tale tecnologia presenta minori costi di impianto (a causa dell'assenza del catalizzatore) e perché presenta il vantaggio di non dover smaltire i catalizzatori esausti; dall'altra parte, ha un'efficacia inferiore rispetto ai sistemi SCR. Si svolge con l'iniezione di un reagente ( urea , che ad alta temperatura si dissocia in ammoniaca) in una soluzione acquosa in una zona dell'impianto in cui in cui la temperatura è compresa fra 850 e 1.050 °C , con la conseguente riduzione degli ossidi di azoto in azoto gassoso e acqua. Altri processi non catalitici sfruttano la riduzione con ammoniaca attuata tramite irraggiamento con fascio di elettroni o tramite l'utilizzo di filtri elettrostatici.

Abbattimento dei microinquinanti

Struttura del carbone attivo al microscopio

Altri sistemi sono stati messi a punto per l'abbattimento dei microinquinanti come metalli pesanti ( mercurio , cadmio , ecc.) e diossine .

Riguardo ai primi, presenti sia in fase solida che di vapore, la maggior parte di essi viene fatta condensare nel sistema di controllo delle emissioni e si concentra nel cosiddetto "particolato fine" (ceneri volanti). Il loro abbattimento è poi affidato ad un depolveratore che arriva a garantire una rimozione superiore al 99% delle PM 10 prodotte, senza però rimuovere le nanopolveri (PM 0,1). Per tale motivo le polveri emesse sono considerate particolarmente nocive.

Per quanto riguarda l'abbattimento delle diossine e dei furani, il controllo dei parametri della combustione e della post-combustione (aumento della temperatura a oltre 850 °C), è accompagnato nei nuovi impianti da una separazione di adsorbimento chimico con carbone attivo , cioè facendo legare chimicamente le molecole di diossine e furani sulla superficie del materiale adsorbente, che è costituito da carbone attivo, il quale rispetto al carbone comunemente detto presenta un'elevata area superficiale (fino a 600 m² di superficie ogni grammo), funzionando quindi come una specie di "spugna". Anche qui la filtrazione della polvere di carbone esausta è affidata al depolveratore, in quanto i carboni esausti (cioè impregnati di diossine) sono altamente nocivi e sono considerati rifiuti speciali pericolosi, da smaltire in discariche speciali.

Sono allo studio metodi di lavaggio dei fumi in soluzione oleosa per la cattura delle diossine che sfruttino la loro spiccata solubilità nei grassi.

Abbattimento delle polveri

Un precipitatore di polveri

La pericolosità delle polveri prodotte da un inceneritore è potenzialmente estremamente elevata. Questo è confermato dai limiti particolarmente severi imposti dalla normativa per i fumi, limitata però alle polveri totali senza discriminare le relative dimensioni delle stesse. Infatti, se da un lato la combustione dei rifiuti produce direttamente enormi quantità di polveri dalla composizione chimica varia, dall'altra alcune sezioni dei sistemi di filtrazione ne aggiungono di ulteriori (in genere calce o carboni attivi) per assorbire metalli pesanti e diossine come sopra spiegato. Pertanto, le polveri finiscono per essere un concentrato di sostanze pericolose per la vita umana ed animale.

Per tali motivi, l'importanza e l'efficacia dei depolveratori è molto elevata. Vengono in genere usati sia filtri elettrostatici (dagli elevati consumi elettrici, poco efficaci su ceneri contenenti poco zolfo ma in generale abbastanza efficaci se frequentemente ripuliti [42] ), sia filtri a maniche (non adatti ad alte temperature e soggetti ad intasamento). Attualmente la legge non prevede limiti specifici per le polveri fini (PM 10 , ecc.) per cui la reale efficacia di tali sistemi su queste particelle è oggetto di dibattiti accesi. Tuttavia il rispetto della legge vigente è, in genere, ampiamente garantito. In ogni caso, le polveri trattenute devono essere smaltite in discariche per rifiuti speciali pericolosi: in taluni casi vengono smaltite all'estero (in Germania le miniere di salgemma vengono usate per questo oltre che per i rifiuti radioattivi).

Scorie

Vasca di raccolta delle scorie (Malešice, Praga)
Microfotografia di ceneri prodotte dall'incenerimento di rifiuti solidi urbani. Sono presenti strutture a fiocchi costituite da alluminosilicati .

L'incenerimento dei rifiuti produce scorie solide pari circa al 10-12% in volume e 15-20% in peso dei rifiuti introdotti, e in più ceneri per il 5%. [43] Gran parte della massa immessa nei forni viene infatti combusta ottenendo dei fumi che verranno opportunamente pretrattati prima di essere emessi dal camino.

  • Le ceneri volanti e le polveri intercettate dall'impianto di depurazione dei fumi sono rifiuti speciali altamente tossici (in quanto concentrano molti degli inquinanti più nocivi), che come tali sono soggetti alle apposite disposizioni di legge e sono poi smaltiti in discariche speciali.
  • Le scorie pesanti, formate dal rifiuto incombusto – acciaio, alluminio, vetro e altri materiali ferrosi, inerti o altro –, sono raccolte sotto le griglie di combustione e possono poi essere divise a seconda delle dimensioni e quindi riciclate se non troppo contaminate.

Le scorie sono generalmente smaltite in discarica e costituiscono una grossa voce di spesa.

Gli impianti possono essere costruiti per riciclare le scorie, riducendo il problema del loro smaltimento.

Un'altra tecnologia in sperimentazione è la vetrificazione delle ceneri con l'uso della torcia al plasma. Con questo sistema si rendono inerti le ceneri, risolvendo il problema dello smaltimento delle stesse come rifiuti speciali, inoltre si studia la possibilità di un loro riutilizzo come materia prima per il comparto ceramico e cementizio.

Storia

I primi inceneritori per lo smaltimento dei rifiuti nel Regno Unito furono costruiti a Nottingham da Manlove, Alliott & Co. Ltd. nel 1874 a partire da un brevetto di Alfred Fryer. Originariamente erano conosciuti come "distruttori" ( destructors ). [44]

La costruzione del primo inceneritore conosciuta è nel 1885, a New York. [45]

Nel 1899 si ha notizia della sperimentazione di WC inceneritori da parte dei militari statunitensi, costruito dalla International Garbage and Crematory Company di Buffalo, New York. [46]

Nel 1901 la tecnologia dell'incenerimento si diffuse in Australia come metodo per contrastare la peste bubonica. [47]

Nel 1911, quando ancora gli effetti tossici e di pericolosità per l'atmosfera del particolato e di altre sostanze contenute nei fumi di combustione non erano ben noti, a New York era commercializzato un inceneritore di rifiuti per applicazioni domestiche e non, chiamato " Incenerite ", pubblicizzato come un metodo sicuro da potere essere collocato in cucina. [48]

Durante la seconda guerra mondiale , la tecnologia dell'incenerimento fu brutalmente utilizzata per cremare i corpi di milioni di ebrei sterminati nei campi di concentramento dal regime nazista.

Negli anni '80 il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha individuato l'incenerimento come la migliore tecnologia disponibile per lo smaltimento di munizioni e agenti chimici. [49]

Diffusione

Africa

America

Asia

Europa

Gli inceneritori più diffusi in Europa sono del tipo "a griglie", sono attivi, al 2012, 408 impianti di incenerimento rifiuti in 23 nazioni. In alcune situazioni, impianti di questo genere sono stati inseriti in contesti urbani, ad esempio a Vienna, Parigi, Torino , Imola . Paesi quali Svezia (circa il 50% del rifiuto viene incenerito), Svizzera (~50%), Danimarca (~50%) e Germania (~35%) ne fanno largo uso; nei Paesi Bassi (in particolare ad Amsterdam ) sorgono alcuni fra i più grandi inceneritori d'Europa, che permettono di smaltire fino a quattro milioni e mezzo di tonnellate di rifiuti all'anno [50] . Nei Paesi Bassi comunque la politica – oltre a porsi l'obiettivo di ridurre il conferimento in discarica di rifiuti recuperabili – è quella di bruciare sempre meno rifiuti a favore di prevenzione, riciclo e riuso [51] (ad esempio mediante incentivi, come cauzioni e riconsegna presso i centri commerciali sul riutilizzo delle bottiglie di vetro e di plastica).

Tra le nazioni in cui il ricorso a questo tipo di trattamento è scarsamente diffuso, si annoverano la Slovenia , Malta , Lituania e Croazia (tra lo 0,1% e l'1,6% dei rifiuti gestiti). Gli Stati che non avviano rifiuti a trattamento termico: Grecia , Cipro , Lettonia , Romania e Bulgaria [50] .

Mappa degli impianti di incenerimento nei Paesi Bassi (2010).
Impianti in Europa (2012) [50]
Le nazioni prive di impianti e quelle non UE (es. Norvegia e Svizzera) sono state omesse.
Nazione Numero
impianti
Quantitativi
trattati
(t/anno)
Media
quantitativi/
impianto (t/anno)
Austria 13 1 540 000 118 462
Belgio 18 2 133 000 118 500
Danimarca 26 1 952 000 75 077
Finlandia 5 925 000 185 000
Francia 128 11 468 000 89 594
Germania 80 17 152 000 214 400
Irlanda 1 419 000 419 000
Italia 45 5 529 000 122 867
Lussemburgo 1 126 000 126 000
Paesi Bassi 12 4 518 000 376 500
Polonia 1 51 000 51 000
Portogallo 3 930 000 310 000
Regno Unito 25 4 980 000 199 200
Repubblica Ceca 3 654 000 218 000
Slovacchia 2 168 000 84 000
Slovenia 1 10 000 10 000
Spagna 11 2 075 000 188 636
Svezia 32 2 271 000 709 69
Ungheria 1 364 000 364 000
Totale 408 57 265 000 140 355

Oceania

Impatto ambientale

Sebbene gli inceneritori siano costruiti per risolvere delle problematiche di gestione (ovvero lo smaltimento di rifiuti non smaltibili in altro modo), agli inceneritori sono associati degli impatti atmosferici negativi, tra cui: [52]

  • emissioni gassose in atmosfera (sia attraverso il camino sia durante lo stoccaggio dei rifiuti in attesa di essere inceneriti)
  • effluenti liquidi scaricati in acqua;
  • odori;
  • rumori;
  • vibrazioni

Impatti generali positivi sono invece: [52]

  • produzione di energia elettrica;
  • produzione di energia termica;
  • diminuzione del pericolo chimico e biologico associato ai rifiuti.

Emissioni gassose

Fumo scaricato dal camino di un inceneritore durante la combustione di batterie di auto esauste (Houston, Stati Uniti)
Monitoraggio della composizione dei fumi di un inceneritore (Malešice, Praga).

Effluenti liquidi

Birmingham Canal - geograph.org.uk - 272801.jpg

Odori

Rumori

Vibrazioni

Recupero energetico

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Gassificatore , Teleriscaldamento e Pirolizzatore .
Impianto per il recupero del calore di scarto di un inceneritore (Malešice, Praga).
Impianto WTE per la produzione di energia elettrica dai rifiuti a Hesse, Germania.
Tubature per teleriscaldamento a Tubinga , in Germania

Negli impianti più moderni, il calore sviluppato durante la combustione dei rifiuti viene recuperato e utilizzato per produrre vapore , poi utilizzato per la produzione di elettricità o come vettore di calore per il teleriscaldamento . Il rendimento di tali impianti è però molto minore di quello di una normale centrale elettrica, poiché i rifiuti non sono un sufficiente combustibile per il loro basso potere calorifico , e le temperature raggiunte in camera di combustione sono inferiori e la loro eterogenità. Talvolta per aumentare l'efficienza della combustione insieme ai rifiuti viene bruciato anche del gas metano .

La tecnologia di produzione di Combustibile Derivato dai Rifiuti (o CDR) ed il suo incenerimento sfrutta la preventiva disidratazione biologica dei rifiuti seguita dalla separazione degli inerti ( metalli , minerali , ecc.) dalla frazione combustibile, che può essere arsa producendo energia elettrica con resa nettamente migliore rispetto all'incenerimento classico e con una diminuzione dell'impatto sull'ecosistema negativo associato al consumo di energia da parte del sistema di incenerimento.

L'indice di sfruttamento del combustibile [53] di inceneritori e centrali elettriche può essere aumentato notevolmente abbinando alla generazione di energia elettrica il teleriscaldamento , che permette il recupero del calore prodotto che verrà poi utilizzato per fornire acqua calda. Tuttavia non sempre il calore recuperato può essere effettivamente utilizzato per via delle variazioni stagionali dei consumi energetici; ad esempio, in estate lo sfruttamento del calore può calare notevolmente, a meno che non siano presenti attrezzature che permettano di sfruttarlo per il raffreddamento.

Oggi gran parte degli inceneritori sono dotati di recupero energetico [54] ma solo una piccola minoranza di impianti è collegata a sistemi di teleriscaldamento ee viene venduta alla rete la corrente elettrica e non il calore.

L'efficienza energetica di un inceneritore è variabile tra il 19 e il 27% se si recupera solo l'energia elettrica [55] ma aumenta molto col recupero del calore ( cogenerazione ). A titolo di confronto una moderna centrale termoelettrica a ciclo combinato , il cui scopo primario è ovviamente quello di produrre elettricità, ha una resa del 57% per la produzione elettrica, e se abbinata al teleriscaldamento raggiunge l'87%. [56] Tipicamente per ogni tonnellata di rifiuti trattata possono essere prodotti circa 0,67 MWh di elettricità e 2 MWh di calore per teleriscaldamento. [57]

Volendo invece confrontare il rendimento energetico delle varie tecnologie di trattamento termico dei rifiuti, il discorso è molto più complesso, meno documentato e fortemente influenzato dal tipo di impianto. In linea di massima le differenze sono dovute al fatto che, mentre in un inceneritore i rifiuti vengono direttamente bruciati ed il calore viene usato per produrre vapore, negli impianti di gassificazione/pirolisi i rifiuti vengono invece convertiti parzialmente in gas ( syngas ) che può essere poi utilizzato in cicli termodinamici più efficienti, come ad esempio un ciclo combinato sopra richiamato. La possibilità di utilizzare diversi cicli termodinamici permette a tali impianti maggiore flessibilità nella regolazione dei rapporti fra produzione di calore e di elettricità, rendendoli meno sensibili alle variazioni stagionali dei consumi energetici (in altre parole d'inverno si può produrre più calore e d'estate più elettricità).

Pericolo chimico e biologico

Problemi sanitari

Gli aspetti sanitari relativi alle ricadute sulla popolazione di una data attività umana non possono essere valutati solamente sulla base dei valori di emissione al camino (o allo scarico per inquinanti liquidi). In altri termini, fra i valori di emissione e l'effetto sulla salute possono inserirsi altri fattori, direttamente influenzati dalle emissioni ma intermedi fra "emissione" e "salute". Tali inquinanti "intermedi" sono detti inquinanti secondari per distinguerli dagli inquinanti primari direttamente emessi dagli impianti. Risulta ad esempio noto dalla chimica ambientale che alcuni inquinanti di estrema importanza per la salute sono inquinanti secondari (come l' ozono , non prodotto dalla combustione ma generato dall'interazione fra inquinanti primari derivati dalle combustioni e radiazione solare).

Un approccio sanitario completo deve (o dovrebbe) quindi valutare anche gli inquinanti secondari, cosa però molto difficile in pratica. Anche per questo motivo ci si limita pertanto agli inquinanti primari (facilmente rilevabili in quanto misurabili al camino o allo scarico) e, per gli inceneritori, le indagini considerano in primis le diossine ed i metalli pesanti .

A proposito dei dati, appunto strettamente sanitari, si rileva anche il fatto che gli stessi dati epidemiologici per loro natura possono sottostimare o fallire nel rilevare il rischio reale. Il problema è complesso; sull'errore influisce una buona dozzina di fattori, metodologici o no. Se ne segnalano i principali.

  • Alcuni metodi di studio in genere congelano una data situazione anziché seguirla nel tempo, processo lungo e costoso ( cross-sectional vs longitudinal epidemiologic studies);
  • si focalizzano su un determinato agente causale trascurando interazioni e sinergie tra i contaminanti;
  • si focalizzano solo su una specifica determinata patologia, magari per direzioni impartite dal committente;
  • fanno uso di statistica univariata e non di quella multivariata , di approccio in genere più ostico.
  • Bisogna considerare anche l'individuazione corretta della popolazione esposta;
  • la possibilità che la popolazione generale sia meno sana di quella in studio. [ senza fonte ]

Anche per questo aspetto si può rappresentativamente citare un lavoro di Lorenzo Tomatis , già direttore IARC e punto di riferimento internazionale sugli aspetti sanitari e ambientali. [58]

Studi epidemiologici

Sono stati effettuati numerosi studi per analizzare l'incidenza di tumori nei dintorni di impianti di incenerimento. I risultati sono al momento ancora contrastanti.

Studi epidemiologici , anche recentissimi, condotti in paesi sviluppati e basati su campioni di popolazione esposta molto vasti, evidenziano una correlazione tra patologie tumorali ( sarcoma ) e l'esposizione a diossine derivanti da inceneritori e attività industriali. [59]

Altre indagini epidemiologiche prendono in particolare considerazione gli inceneritori come fonte d'inquinamento da metalli pesanti , ed eseguono accurate analisi considerando sia fattori socio-economici sia le popolazioni esposte nelle precise zone di ricaduta (mappe di isoconcentrazione tracciate per rilevamento puntuale e interpolazione spaziale col metodo di kriging ). L'analisi, accurata pur se limitata solo ad alcune popolazioni, evidenzia aumenti statisticamente significativi di alcune patologie tumorali nelle donne residenti in zona da almeno cinque anni, ma non negli uomini. Nello studio viene ugualmente rilevata l'esposizione ad ossidi di azoto (NO x ). [60]

Un lavoro giapponese del 2005 ha tentato di mettere in relazione le diossine presenti nel latte materno con la distanza dagli inceneritori. Le conclusioni sono state che (nei limiti e nell'estensione dello studio) «nonostante gli inceneritori fossero la maggior fonte di diossine in Giappone al momento dello studio, i livelli di diossine nel latte materno non hanno mostrato apparente correlazione con le distanze tra il domicilio delle madri e gli inceneritori di rifiuti». [61]

Un'analisi sintetica degli effetti sulla salute, svincolati dalla sola analisi dei singoli composti emessi – difficilmente studiabili se non in toto per gli effetti sinergici e di amplificazione dei componenti della miscela –, si può invece evincere da alcuni altri lavori: sempre in Giappone si è rilevata correlazione tra l'aumento di una serie di disturbi minori nei bambini e distanza dagli impianti. [62] Passando a problemi di ordine maggiore, si sono rilevati aggregati ( cluster ) di aumento di mortalità per linfoma non Hodgkin ; [63] altri studi, nonostante difficoltà relative all'analisi dei dati, aggiungono risultati significativi sull'incidenza di tumore polmonare , linfoma non Hodgkin, sarcomi ai tessuti molli, tumori pediatrici, malformazioni neonatali. [64] Diversi studi europei rivelano, sempre nell'ambito delle patologie tumorali, correlazioni con la presenza di inceneritori, in coerenza con analoghi studi precedenti. [65]

Ma, in questo ambito, gli studi sono controversi e discordanti: a titolo di esempio uno studio effettuato in Gran Bretagna , con lo scopo di valutare l'incidenza di vari tipi di cancro in una popolazione che vive in prossimità di impianti di incenerimento, ha evidenziato che il rischio aggiuntivo di contrarre il cancro dovuto alla vicinanza degli inceneritori è estremamente basso. Sempre lo stesso studio rileva che un moderno inceneritore influisce sull'assorbimento umano medio di diossina in percentuale inferiore all'1% dell'assorbimento totale derivato dall'insieme delle emissioni ambientali (come precedentemente rilevato l'assorbimento di diossina avviene principalmente con la dieta). Inoltre, riguardo a specifiche patologie tumorali, lo studio afferma che non c'è evidente correlazione tra l'esposizione alle emissioni degli inceneritori e l'incidenza di cancro allo stomaco, all'apparato gastrointestinale e ai polmoni ; i fattori socio-economici hanno un ruolo determinante. Sull'incidenza dell' angiosarcoma , lo studio in questione evidenzia che non è possibile effettuare alcuna correlazione a causa della mancanza di informazioni sull'accuratezza della diagnosi effettuata sulla popolazione generale; comunque la commissione di studio è giunta alla conclusione che non c'è alcuna prova più generale dell'esistenza di aggregati e non sono necessari ulteriori studi nel breve termine. [66] Sempre in Gran Bretagna, nel 2008 la British Society for Ecological Medicine (BSEM) ha pubblicato uno studio [67] avente l'obiettivo di riassumere i risultati dei principali studi epidemiologici e dimostrare gli effetti nocivi degli inceneritori sulla salute. Tale studio è stato ampiamente criticato dall'Health Protection Agency britannica che ha accusato la BSEM di aver utilizzato per le sue conclusioni solamente gli studi scientifici con risultati favorevoli alle conclusioni volute, tralasciandone altri con opposte vedute. [68]

Sull'effetto dei metalli pesanti dispersi dalla combustione di rifiuti pericolosi sulla salute della popolazione si rileva che le emissioni non si limitano alle sostanze aerodisperse, ma possono riguardare anche le acque oi siti di stoccaggio delle ceneri. [69]

Uno studio britannico ha analizzato la distribuzione del piombo e cadmio derivato dalle emissioni di polveri sottili di un inceneritore per fanghi di depurazione evidenziando che nelle adiacenze dell'inceneritore si rilevano picchi maggiori di concentrazione, seppure l'impatto sia relativamente piccolo rispetto alle altre attività antropiche nella zona oggetto di studio. [70]

In Italia, negli anni 2001-2004, è stato commissionato dal Ministro dell'Ambiente Altero Matteoli uno studio sulla sostenibilità ambientale dell'incenerimento dei rifiuti solidi urbani, svolto dal dipartimento di Fisica tecnica dell'Università degli Studi di Roma "La Sapienza" e dal dipartimento di ingegneria impiantistica dell'Università di Perugia. Secondo i resoconti della Commissione Ambiente e Territorio dell'epoca [71] «la tecnologia di "termovalorizzazione" è ormai affidabile e sostenibile, [...] Inoltre, quando gli impianti sono a norma, i rischi di insorgenze di malattie tumorali nella popolazione sono stati abbattuti drasticamente. [...] i rischi di carattere sanitario connessi alla realizzazione di "termovalorizzatori" di ultima generazione sono assolutamente trascurabili».

Tale studio è stato criticato sia in Commissione, sia da soggetti esterni, [72] che hanno rilevato come esso trascuri completamente le problematiche ambientali e non specifichi quali siano i parametri e indicatori di tale compatibilità ambientale di tali impianti.

Progettazione

Accensione e collaudo

Trattandosi di un processo esotermico , il calore necessario al mantenimento della reazione di combustione che si svolge all'interno della fornace di un inceneritore è fornito dagli stessi rifiuti, che fungono da combustibile. Per potere essere innescato, tale processo ha però necessità di elevate temperature, che sono raggiunte attraverso l'utilizzo di combustibile durante la fase di accensione dell'impianto.

Controllo e monitoraggio

Sala di controllo di un inceneritore a grate mobili per il trattamento di RSU (Germania).

Il controllo e il monitoraggio di un impianto di incenerimento, che è svolto anche attraverso apposite strumentazioni di controllo automatico , ha diversi scopi: da una parte mantenere l'efficienza del processo e dall'altra parte assicurare che tale processo si svolga in maniera sicura sia per quanto riguarda potenziali pericoli che possono avere luogo all'interno dell'impianto (ad esempio: incendi, esplosioni, intossicazioni, ecc.), sia per quanto riguarda possibili conseguenze dannose per l'ambiente e per la salute delle popolazioni interessate. Da un punto di vista impiantistico, questi obiettivi si traducono, tra l'altro, nella necessità di diminuire le variazioni nel tempo e nello spazio delle caratteristiche del processo, cioè garantire la stabilità del processo e l'omogeneità dei parametri del processo. [73]

In particolare, le variabili che possono essere aggiustate dall'operazione di controllo includono: [74]

  • la velocità del sistema di dosaggio dei rifiuti
  • la frequenza e la velocità dei movimenti delle griglie
  • la portata, la temperatura e la distribuzione dell'aria insufflata attraverso le griglie (aria primaria)
  • la portata e la distribuzione dell'aria secondaria.

Il controllo di tali parametri è indirizzato a migliorare il processo di incenerimento, che include le seguenti necessità: [73]

  • minimizzare la quantità e migliorare la qualità delle ceneri presenti nei fumi di uscita
  • migliorare la qualità delle ceneri raccolte dal fondo della fornace
  • minimizzare la quantità di gas nocivi prodotti durante la combustione (tra cui CO, NOx, idrocarburi, ecc.).

Sistemi di sicurezza

Manutenzione

Chiusura e dismissione

Un inceneritore a Houston, in Texas, chiuso nel 1974 dopo le proteste dei residenti e delle scuole vicine. L'impianto era utilizzato per incenerire batterie di automobili esauste, materiali plastici e altri rifiuti urbani per i quali non era stato designato.

Normativa

Africa

America

Asia

Europa

Ai sensi della gerarchia di gestione dei rifiuti, definita dalla Direttiva europea 2008/98/CE, l'incenerimento con recupero energetico ad alta efficienza si colloca al quarto livello di priorità dopo prevenzione, preparazione per il riutilizzo e recupero di materia, mentre precede lo smaltimento finale in discarica controllata. Fermo restando che, secondo la medesima Direttiva, tale gerarchia può essere rivista per specifici flussi di rifiuti.

Oceania

Note

  1. ^ ( EN ) IUPAC Gold Book, "incinerator" ,
  2. ^ Le emissioni degli inceneritori di ultima generazione ( PDF ), su arpae.it .
  3. ^ a b Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 1 .
  4. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 20 .
  5. ^ Termovalorizzatore , in Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
  6. ^ a b Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. ii .
  7. ^ Rapporto rifiuti 2003 .
  8. ^ a b c d e Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 21 .
  9. ^ a b c d e Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 22 .
  10. ^ a b c d Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 24 .
  11. ^ a b c Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 25 .
  12. ^ a b Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 27 .
  13. ^ a b c Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 29 .
  14. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 30 .
  15. ^ a b c d Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 31 .
  16. ^ a b c Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 31 .
  17. ^ Waste Incinerations, 2006 , pp. 36-38 .
  18. ^ a b c Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 36 .
  19. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 37 .
  20. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 42 .
  21. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 38 .
  22. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 39 .
  23. ^ L'incremento di massa è dovuto alla combinazione del carbonio dei rifiuti con l'ossigeno dell'aria che avviene durante la combustione.
  24. ^ Mario Tozzi, L'Italia a secco: la fine del petrolio e la nuova era dell'energia naturale , Rizzoli, 2006.
  25. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 40 .
  26. ^ Waste Incinerations, 2006 , p. 40 .
  27. ^ a b Waste Incinerations, 2006 , p. 38 .
  28. ^ Waste Incinerations, 2006 , p. 41 .
  29. ^ Waste Incinerations, 2006 , pp. 38-39 .
  30. ^ Waste Incineration, 2006 , p. 71 .
  31. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 35 .
  32. ^ ( DA ) Vestforbrænding anlæg 6 – Danmarks største forbrændingsovn [ collegamento interrotto ] .
  33. ^ Waste Incinerations, 2006 , p. 42 .
  34. ^ Sportello Ambiente, Note preliminari relative allo Studio di Impatto Ambientale del progetto di "impianto di termovalorizzazione dei rifiuti della provincia di Torino ( PDF ), su medicinademocratica.org , Provincia di Torino, 9 agosto 2006. URL consultato il 2 luglio 2013 .
  35. ^ a b c Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 47 .
  36. ^ a b ( EN ) Fossil Energy Office of Communications, A "bed" for burning coal , su fossil.energy.gov , US Department of Energy, 12 febbraio 2013. URL consultato il 4 luglio 2013 .
  37. ^ Grammi al normalmetrocubo: unità di misura in cui si considera la quantità di sostanza inquinate presente in un metro cubo di fumi; il volume di fumi è misurato in condizioni normali di pressione e temperatura (in quanto le due variabili termodinamiche influiscono su tale volume gassoso. A tal proposito vedi Equazione di stato dei gas perfetti ).
  38. ^ Terttaliisa Lind, Jouni Hokkinen e Jorma K. Jokiniemi, Fine particle and trace element emissions from waste combustion — Comparison of fluidized bed and grate firing , in Fuel Processing Technology , vol. 7, n. 88, 2007, pp. 737-746, DOI:10.1016/j.fuproc.2007.03.004.
  39. ^ a b c d Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 44 .
  40. ^ a b Waste Incineration, 2006 , p. 44 .
  41. ^ Metodi di rimozione del particolato Archiviato il 15 maggio 2006 in Internet Archive ., Qualità ambientale, Corso di Laurea in Economia e Ingegneria della Qualità, Facoltà di Economia del Polo universitario della città di Prato, AA 2004/2005.
  42. ^ Il documento citato Archiviato il 15 maggio 2006 in Internet Archive . riporta che combustibili a basso tenore di zolfo producono ceneri ad alta resistività elettrica che pertanto sono difficilmente intercettabili con l'effetto elettrostatico. Inoltre, superare il 90% di efficienza comporta un consumo elettrico che cresce esponenzialmente: passare dal 90% al 99% comporta una quintuplicazione dei consumi elettrici. Vedi Metodi di rimozione del particolato ( PDF ), su prato.unifi.it , Università di Prato, p. 13. URL consultato il 4 luglio 2013 (archiviato dall' url originale il 15 maggio 2006) .
  43. ^ Scheda monografica di sintesi: Produzione di energia da fonti rinnovabili - Rifiuti ( PDF ), su energialab.it , energialab, p. 5. URL consultato il 4 luglio 2013 .
  44. ^ Lewis Herbert, Centenary History of Waste and Waste Managers in London and South East England ( PDF ), su ciwm.co.uk , Chartered Institution of Wastes Management , 2007. URL consultato il 2 gennaio 2020 (archiviato dall' url originale il 26 novembre 2018) .
  45. ^ United States Environmental Protection Agency - Energy Recovery from the Combustion of Municipal Solid Waste (MSW)
  46. ^ ( EN ) Buffalo medical journal, volume 39 (1899-1900), pp.499-507.
  47. ^ ( EN ) Waste Not - History of Waste
  48. ^ ( EN ) [File:Story of the Incinerite. (1911) (14593341370).jpg Story of the Incinerite, National Incinerator Company, New York (1911).]
  49. ^ ( EN ) Centers for Disease Control and Prevention (CDC) - Incineration
  50. ^ a b c Rapporto ISPRA sul recupero energetico , su utilitalia.it (archiviato dall' url originale il 5 maggio 2016) .
  51. ^ ( EN ) The National Waste Management Plan - Part 1 Policy Framework ( PDF ) [ collegamento interrotto ] , Environmental Minister (Paesi Bassi), 2004 [2003] .
  52. ^ a b Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. iii .
  53. ^ L'indice di sfruttamento del combustibile è il rapporto tra la somma delle energie (termica ed elettrica) ricavate dalla combustione e quella del combustibile bruciato. Non è corretto parlare di rendimento energetico perché il numeratore del rapporto è somma di due energie qualitativamente differenti: disordinata (calore) e ordinata (energia elettrica). Vedi "Macchine" di Renato Della Volpe, capitolo IX paragrafo 1.
  54. ^ Secondo l' APAT «lo sviluppo tecnologico ha limitato drasticamente il numero degli insediamenti privi di tecnologie per il recupero energetico», tanto che nel 2001 dei 44 impianti di incenerimento dei rifiuti urbani solo 8 erano privi del recupero di energia, vedi: La gestione dei rifiuti urbani , su apat.gov.it , Agenzia per la protezione dell'ambiente e per i servizi tecnici, 17 novembre 2005. URL consultato il 4 luglio 2013 (archiviato dall' url originale il 17 maggio 2007) .
  55. ^ Pasquale de Stefanis, Il ruolo del recupero energetico all'interno del ciclo integrato di gestione dei rifiuti ( PDF ), su arpa.emr.it , 30 giugno 2006. URL consultato il 4 luglio 2013 .
  56. ^ Federico Tibone, titolo ( PDF ), su torinoscienza.it , Provincia di Torino, 22 marzo 2007. URL consultato il 4 luglio 2013 (archiviato dall' url originale il 27 settembre 2007) .
  57. ^ ( EN ) The Danish waste to Energy facility , su Waste-to-Energy in Danimark , RenoSam e Rambøll, 2006, p. 8. URL consultato il 4 luglio 2013 (archiviato dall' url originale il 23 luglio 2012) .
  58. ^ Lorenzo Tomatis et al., Business bias: how epidemiologic studies may underestimate or fail to detect increased risks of cancer and other diseases , in International Journal of Occupational and Environmental Health , n. 11, 2005, pp. 356–359.
  59. ^ Chi fra il 1960 e il 1996 ha vissuto a lungo vicino a inceneritori e altre fonti industriali di diossina nella provincia di Venezia ha avuto una probabilità 3,3 volte il normale di contrarre un sarcoma. Vedi Zambon P, Ricci P; Bovo E; Casula A; Gattolin M; Fiore AR; Chiosi F e Guzzinati S, Sarcoma risk and dioxin emissions from incinerators and industrial plants: a population-based case-control study (Italy) ( abstract ), in Environmental Health , vol. 6, n. 19, 16 luglio 2007.
  60. ^ Valutazione dello stato di salute della popolazione residente nell'area di Coriano (Forlì) ( PDF ), in Report finale Progetto Europeo "Enhance Health" , Comune di Forlì, 2005, pp. 42-43.
  61. ^ ( EN ) Tajimi M, Uehara R, Watanabe M, Oki I, Ojima T, Nakamura Y., Correlation coefficients between the dioxin levels in mother's milk and the distances to the nearest waste incinerator which was the largest source of dioxins from each mother's place of residence in Tokyo ( abstract ), in Chemosphere , vol. 61, n. 9, Japan, dicembre 2005, pp. 1256-1262, PMID 15922405 .
  62. ^ Miyake Y, Yura A, Misaki H, Ikeda Y, Usui T, Iki M, Shimizu T. Relationship between distance of schools from the nearest municipal waste incineration plant and child health in Japan . Eur J Epidemiol , 2005;20(12):1023-9. PMID 16331434 .
  63. ^ Biggeri A; Catelan D. Mortality for non-Hodgkin lymphoma and soft-tissue sarcoma in the surrounding area of an urban waste incinerator. Campi Bisenzio (Tuscany, Italy) 1981-2001 . Epidemiol Prev. , 2005 May-Aug;29(3-4):156-9.
  64. ^ Franchini M; Rial M; Buiatti E; Bianchi F. Health effects of exposure to waste incinerator emissions:a review of epidemiological studies . Ann Ist Super Sanità , 2004;40(1):101-15.
  65. ^ Institut de veille sanitaire , Etude d'incidence des cancers à proximité des usines d'incinération d'ordure ménagères , France, 30 novembre 2006.
  66. ^ Committee on Carcinogenicity/Department of Health Statement, Cancer Incidence near municipal solid waste incinerators in Great Britain , March 2000. ( Riassunto [ collegamento interrotto ] .).
  67. ^ ( EN ) The Health Effects of Waste Incinerators Archiviato il 20 novembre 2008 in Internet Archive ..
  68. ^ HPA response to the British Society for Ecological Medicine report Archiviato il 4 luglio 2008 in Internet Archive ..
  69. ^ Sedman et al. The evaluation of stack metal emissions from hazardous waste incinerators: assessing human exposure through noninhalation pathways . Environ Health Perspect , 1994 Jun;102 Suppl 2:105-12. PMID 7925180 .
  70. ^ Yaping Feng, Rod Barratt, Distributions of lead and cadmium in dust in the vicinity of a sewage sludge incinerator , J. Environ. Monit. , 1 , 1999, pagg.169-176.
  71. ^ Resoconto 349ª seduta della Territorio, ambiente, beni ambientali , su notes9.senato.it , 21 luglio 2004. URL consultato il 2 luglio 2013 .
  72. ^ Virginio Bettini, Virginio Bettini e Chiara Rosnati, Ricerca scientifica e processo di smaltimento dei rifiuti , su ecceterra.org , n. 10/11, AreAVasta, luglio 2004/giugno 2005 (archiviato dall' url originale il 22 aprile 2007) .
  73. ^ a b Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 138 .
  74. ^ Bureau at the Institute for Prospective Technological Studies , p. 139 .

Bibliografia

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità LCCN ( EN ) sh85064748