DOSSIER SMALTIMENTO RIFIUTI/Allegrini-Guerriero

ricerca&società

dossier:		SMALTIMENTO DEI RIFIUTI
IVO ALLEGRINI Direttore dell'Istituto sull'Inquinamento Atmosferico del CNR, Monterotondo Stazione (Roma)

ETTORE GUERRIERo Ricercatore presso lo stesso Istituto
L'INCENERIMENTO DEI
RIFIUTI URBANI		E LA VALUTAZIONE DELL'IMPATTO AMBIENTALE

Gli impianti di incenerimento dei rifiuti solidi urbani hanno avuto in questi ultimi anni un notevole sviluppo in tutti i paesi più industrializzati, ma solo in quest'ultimo periodo si nota un interesse anche in Italia. Tale interesse è stato conseguenza della nuova normativa che regolamenta la materia; ma soprattutto conseguenza delle sopravvenute emergenze ambientali che hanno drammaticamente proposto la necessità di risolvere il problema di uno smaltimento rapido, efficiente, sicuro e sistematico dei rifiuti urbani prodotti da insediamenti territoriali a densità abitativa critica attraverso adeguati impianti. Lo sviluppo di questi impianti è stato molto limitato da problemi legati alla gestione politica ed amministrativa dello smaltimento, ma anche dal timore del forte impatto ambientale che essi potevano esercitare su ambienti già compromessi da elevata pressione antropica.

Attualmente, la tecnologia della combustione, dei sistemi di abbattimento e dei sistemi di gestione si è notevolmente evoluta ma molte sostanze purtroppo potrebbero continuare ad essere prodotte e immesse nell'ambiente in seguito all'incenerimento dei rifiuti. Tutto ciò è l'ovvia premessa di una notevole domanda di ricerca e sviluppo che comprende diversi settori, tra i quali possono essere considerati prioritari:

- Lo studio delle tecnologie di abbattimento alle emissioni e valutazione della loro efficienza.

Le sostanze emesse dal processo di incenerimento sono costituite da macro e microinquinanti. I primi sono conosciuti ormai da tempo e contribuiscono all'impatto globale dovuto alle fonti di combustione sull'ambiente attraverso i ben noti effetti relativi alle piogge acide, all'effetto serra, alle sostanze che provocano la formazione dell'ozono troposferico ecc. I microinquinanti sono invece rappresentati dai metalli pesanti, PCDD/F (policlorodibenzo diossine e furani), IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici), PCB (Poli Cloro Bifenili) ed altre sostanze di grande interesse per i loro effetti sull'ambiente e sulla salute della popolazione.

Alcuni microinquinanti sono dotati di proprietà cancerogene dimostrate su animali attraverso esposizione diretta (inalazione, assorbimento cutaneo ed ingestione) ed indiretta tramite l'alimentazione. Nel caso degli inceneritori l'inalazione è la via più importante anche se per i microinquinanti organoclorurati l'alimentazione fornisce un contributo notevole.

Per quanto riguarda i metalli pesanti, il mercurio e il cadmio mostrano i più alti fattori di arricchimento. Il cadmio provoca effetti respiratori acuti (polmonite) o cronici ed è un cancerogeno del gruppo 2B cioè con sufficiente evidenza di azione cancerogena negli animali e con limitata evidenza nell'uomo. Il mercurio non presenta attività mutageno-cancerogena ma i suoi vapori possono causare danni al sistema nervoso mentre i composti inorganici del mercurio bivalente sono tossici anche a bassissime concentrazioni. Tra l'altro, questo elemento è molto importante per l'ambiente in generale, data la sua grande mobilità in ambiente acquoso.

Lo studio dei meccanismi di formazione di queste sostanze è uno stadio molto importante verso il loro abbattimento. Infatti, la loro formazione, oltre a dipendere dalla composizione chimica del rifiuto trattato, è anche funzione delle condizioni di combustione o di trattamento e dalle condizioni operative di funzionamento dei sistemi di abbattimento. Dunque, il controllo delle emissioni di un impianto di smaltimento dei rifiuti inizia già con le modalità della raccolta e della classificazione di questi. Ad esempio, uno studio condotto in Istituto sull'incenerimento di fanghi da depuratori di acque reflue sui metalli pesanti ha messo in evidenza come la distribuzione di questi nelle ceneri abbattute dal ciclone, a temperatura prossima a quella di esercizio dei forni, e dal successivo filtro di abbattimento a maniche, a temperatura di 190-200 °C, risulta essere sensibilmente diversa per due classi di metalli che, in funzione della volatilità dei loro sali, si arricchiscono in misura diversa nell'impianto e quindi richiedono diverse misure di contenimento alle emissioni. La presenza di questi metalli e dei loro sali influenza anche i processi di formazione dei microinquinanti organici che sono molto importanti per gli effetti ambientali.

Cromatogramma ottenuto da un gascromatografo accoppiato ad uno spettrometro di massa. Eluizione isotopica di Esacloro dibenzo-p-diossine ottenuta da un campione di ceneri prelevate dai sistemi di abbattimento di un inceneritore

Un contributo sostanziale alla soluzione di questi problemi potrebbe essere rappresentato dall'utilizzazione su vasta scala di CDR (Combustibile Derivato dai Rifiuti) costituito da Rifiuti Solidi Urbani ed assimilati, escluse le frazioni derivanti da raccolta differenziata. Il CDR presenta vantaggi derivati da una migliore accettabilità da parte dell'opinione pubblica, da una maggiore flessibilità gestionale ed un maggior rendimento termico conseguibile nella successiva fase di combustione. A questi fanno riscontro svantaggi, quali problemi connessi con la movimentazione e lo stoccaggio; scarsità di centrali termiche a carbone (dotate di idonei impianti di trattamento fumi) dove poter effettuare la co-combustione ed un limitato interesse da parte di utenti potenziali (quali ad esempio i cementifici) rispetto ad altre tipologie di residui con migliori caratteristiche sia in termini tecnici che economici. Anche se questi problemi potranno essere risolti in tutto od in parte, continua comunque a sussistere il problema dell'impatto ambientale del CDR che può essere verificato solo dopo uno studio molto approfondito sugli impianti per la valutazione dei flussi di massa degli inquinanti emessi.

L'Istituto ha recentemente effettuato una campagna molto intensiva di misura in una centrale termoelettrica per la valutazione delle emissioni derivanti dall'utilizzazione di diversi combustibili convenzionali e si appresta a ripetere l'esperienza in una centrale appositamente attrezzata per il trattamento del CDR. Il campionamento degli inquinanti e la loro successiva analisi comportano problemi di grande complessità la cui soluzione è comunque alla base dell'acquisizione di dati certi circa la distribuzione degli inquinanti nelle diverse matrici ambientali e nelle diverse sezioni dell'impianto. Parte di questi problemi non sono ancora completamente risolti e ad essi viene orientato lo sviluppo dell'attività di ricerca nel prossimo futuro anche alla luce del fatto che le indicazioni scaturite possono essere di grande interesse in altri settori quali, ad esempio, quello della normalizzazione attraverso il Comitato Europeo (CEN), con il quale l'Istituto collabora attivamente, nello sviluppo delle Linee Guide sull'incenerimento dei fanghi.

Un elemento di grande importanza nel rapporto tra smaltimento dei rifiuti e ambiente è costituito dalla valutazione dell'impatto ambientale del processo di termodistruzione dei rifiuti. Poiché gli impianti sono soggetti alla valutazione preventiva dell'impatto ambientale, è possibile prevedere con largo anticipo eventuali effetti avversi sull'ambiente e sulla popolazione. È comunque la valutazione in fase operativa che però permette un'informazione al pubblico corretta e tempestiva, oltre alla possibilità di modulare la composizione dei rifiuti oppure di ottimizzare i sistemi di abbattimento verso un obiettivo specifico di salvaguardia ambientale.

L'Istituto è in grado di offrire diverse opzioni alla soluzione dei problemi dell'impatto ambientale. Lo sviluppo del telerilevamento aereo con sensore multispettrale MIVIS consente di determinare in modo diretto le caratteristiche di uso del territorio, dello stato funzionale della vegetazione e di diversi altri parametri di interesse ambientale, anche in associazione ad altri tipi di osservazione da piattaforma aerea o spaziale.

Il tipo di programmi di ricerca attivati consente anche di fornire risposte coerenti per quanto riguarda misure di grande complessità come quelle relative alla determinazione di microinquinanti di natura organica ed inorganica nelle matrici ambientali e nell'atmosfera. Come esempio, si può citare la possibilità di speciazione delle principali specie chimiche nelle quali è presente il mercurio (elementare, reattivo e particellare) anche se tali specie sono presenti a concentrazioni estremamente basse.

Finalmente il recente sviluppo dei rivelatori passivi è in grado di fornire un notevole contributo alla necessità di conoscenza complessiva dello stato di inquinamento del territorio. Infatti, queste informazioni sono disponibili nei punti nei quali insistono le strutture di rilevamento (stazioni) continue. Negli altri siti tali informazioni non sono disponibili. Questa lacuna viene normalmente colmata attraverso la dislocazione di più stazioni di rilevamento ed analizzando a priori o a posteriori la loro rappresentatività spaziale. Nel caso di inceneritori o di impianti di particolare interesse od importanza sociale, questa esigenza si trasforma in un aumento, spesso non giustificato, dei punti di misura con notevoli conseguenti difficoltà di ordine economico e gestionale.

Alla legittima esigenza di conoscenza dello stato dell'ambiente da parte della popolazione esposta all'inquinamento atmosferico da una particolare sorgente, è possibile dare una risposta soddisfacente attraverso l'utilizzazione dei campionatori passivi, ossia dispositivi che sono in grado di valutare l'inquinamento atmosferico mediante tecniche di monitoraggio semplici e relativamente economiche, consentendo, quindi, di interessare ampi spazi territoriali. Questi dispositivi sono basati sul campionamento di inquinanti attraverso un gradiente di concentrazione che si realizza su una superficie reattiva. Disegnando opportunamente i campionatori passivi è possibile ottimizzare il flusso di campionamento apparente che può variare da qualche ml a diverse decine di ml di aria al minuto. Al termine del campionamento la sostanza inquinante assorbita dal campionatore viene estratta con un opportuno solvente o termodesorbita ed analizzata secondo tecniche analitiche più o meno convenzionali. In funzione della composizione chimica della superficie reattiva è possibile modulare la qualità degli inquinanti campionati che possono essere di natura organica ed inorganica.

Questa tecnica ha trovato interessanti applicazioni non solo in ambienti urbani, ma anche in prossimità di grandi impianti industriali, quali raffinerie e inceneritori, permettendo la conoscenza del reale stato di inquinamento del territorio con sufficiente dettaglio spaziale.

telerilevamento della discarica di cerro con spettrometro mivis dell'istituto sull'inquinamento atmosferico sezione lara (aut. sma 588 del 21-12-95)	DISCARICA

Le operazioni di smaltimento di rifiuti attraverso termodistruzione offrono quindi interessanti ed importanti spunti sui quali avviare un'attività di sviluppo scientifico e tecnico molto ampia e qualificata. I risultati possono essere estremamente importanti per una gestione del problema più adeguata alle reali necessità del Paese ed anche importanti per le possibili ricadute di ordine economico che possono derivare. Infatti, poiché questi studi riguardano i meccanismi di formazione degli inquinanti, essi costituiscono la premessa per lo sviluppo di tecnologie di abbattimento idonee alla salvaguardia di ambienti particolarmente sensibili. Inoltre, ricerche direttamente orientate al problema della salvaguardia ambientale delle aree interessate allo smaltimento dei rifiuti possono essere molto importanti per comprendere meglio i meccanismi di distribuzione spaziale e temporale degli inquinanti, ma anche per sviluppare adeguate soluzioni al fine di limitare gli aspetti negativi legati all'accettabilità sociale di questi impianti che, in ogni caso, appaiono indispensabili, almeno a lungo termine, per una corretta gestione dello smaltimento.

Summary
	In the last few years there was a strong development of the municipal solid wastes incineration systems. The improvement of these plants is connected with their environmental impact reduction that can be realised studying the formation mechanisms of the pollutants and new abatement devices, and evaluating the total environmental impact. The Institute on the Atmospheric Pollution of CNR attends on many projects aimed to understand the	formation of micropollutants during incineration processes and moreover is involved in the development of systems and methods for pollutants emission control. This kind of researches, regarding municipal solid wastes disposal, can be important in order to understand the spatial and temporal distribution mechanisms of the pollutants, but also to develop adequate solutions to make these systems socially acceptable, since they are essential for a long term and correct disposal management.