TECNICHE PER IL CONTROLLARE DELLE EMISSIONE DI DIOSSINE/FURAN

4.1. INTRODUZIONE

Come già menzionato nel capitolo due, il termine diossine include più di 75 policloruratidibenzodiossine e più di 135 policloruratidibenzofurani. La pericolosità di tali composti per la salute ha determinato la necessità d’imporre il limite d’emissione dagli inceneritori a 0,1ng TE/m3. Per rispettare le normative che fissano livelli sempre più bassi, molte tecnologie sono state sviluppate, tra cui

• Sistemi per la separazione delle polveri

• Processi di adsorbimento (carbone attivo, sistemi a letto fisso, etc…). • Ossidazione catalitica

A questo scopo sono stati usati sistemi come precipitatori elettrostatici (ESP), Scrubber, filtri a maniche, l’iniezione degli assorbenti e delle combinazioni dei sistemi sopra elencati. In particolare la combinazione tra lo scrubber ed i filtri a maniche accoppiati con l’iniezione del carbone attivo si è rilevata essere una tecnica efficace per il controllo delle emissioni di PCDD/F.

In questo capitolo ci soffermeremo sul trattamento del polvere sottile sull’ottimizzazione dei parametri di processo negli inceneritori per evitare o minimizzare la formazione delle diossine.

4.2

COMPOSIZIONE E PROPRIETA DEI RIFIUTI

Il controllo della composizione e delle proprietà dei rifiuti possono fornire i mezzi per controllare l’inquinamento di diossine dagli inceneritori, perché se il precursore della diossina è identificato e separato dal flusso di rifiuti, l’emissione di PCDD/F può essere cosi eliminata in larga misura.

La relazione tra il PVC e PCDD/F è stata l’oggetto di dibattito per lungo periodo. La presenza del PVC nei rifiuti urbani ha provocato un notevole aumento del contenuto di cloro ed è stato sospettato essere la causa dell’aumento di PCDD/F

negli inceneritore urbani. Gli studi sono stati fatti: (a) a scala di laboratorio o scala reale, aggiustando artificialmente il contenuto di PVC nel combustibile ed osservando il livello di emissioni di PCDD/F; (b) studi di correlazione tra la concentrazione di HCl e l’emissioni di PCDD/F. Circa la meta degli studi passati hanno evidenziato una relazione tra PVC e le diossine, l’altra meta non ha trovato nessuna correlazione [1]. L’opinione attuale tende a non collegare le diossine al PVC, visto che dopo la separazione di questi ultimo nel flusso di rifiuto urbano, la quantità di PCDD/F nelle emissioni non diminuisce a causa della presenza del cloro inorganico nel rifiuto.

I rifiuti solidi urbani possono essere processati utilizzando il concetto del “refuse derived fuel”(RDF). Un tipico impianto di RDF separa e recupera la plastica, il ferro e alluminio metallico, cartone, carta, vetro etc. utilizzando vari strumenti di separazione. Paragonato ad un rifiuto municipale, un RDF è un combustibile relativamente omogeneo in termine di dimensioni, composizione, contenuto energetico e ha un basso contenuto di metalli. È possibile che la combustione del RDF generi meno diossine, rispetto al rifiuto solido municipale a cause delle favorevoli condizioni di combustione e della bassa quantità di metalli. Non sono disponibili però dati sperimentali che lo confermano.

I precursori che portano alla formazione dei PCDD/F negli inceneritori municipali urbani non sono ancora noti con certezza. La concentrazione dei PVC nel rifiuto municipale sembra non essere un fattore significativo. Forse la ragione delle elevate concentrazioni di PCDD/F negli inceneritori municipali urbani è la grande presenza di materiali creati dall’uomo, i quali contengono sempre concentrazioni elevate di composti aromatici che una volta bruciati, vengono liberati in quantità notevole. La grande diversità delle loro proprietà e l’elevata concentrazione di metalli sono altri fattori che contribuisco a favorire la formazione di PCDD/F. Tutti questi sono fattori che permettono di avere un combustibile omogeneo, come una macinazione a multi-stadi, una buona miscelazione ed una separazione dei metalli dal combustibile potrebbe essere utile per il controllo della formazione di PCDD/F.

4.3. OTTIMIZZAZIONE DELLA COMBUSTIONE

Nonostante sia noto che PCDD/F siano formati nella zona di post combustione degli inceneritori, il loro precursori sono generati nel combustore stesso. Il profilo di temperatura ed il tempo di residenza dei gas di combustione nella zona di post combustione sono influenzati dalla combustione stessa. Cosi ci si aspetta una correlazione tra le condizioni della combustione e la concentrazione di PCDD/F negli inceneritori, e conseguentemente l’ottimizzazione dei parametri di combustione ed il miglioramento della struttura delle fornaci sono utile per ridurre questi composti.

Uno studio comparativo dei dati raccolti in vari inceneritori può portare ad evidenziare un insieme di parametri progettuali che portano a minimizzare la formazione di PCDD/F in un determinato inceneritore. Per un dato inceneritore è possibile paragonare i dati di PCDD/F variando le condizioni operative. Molti programmi sono stati avviati per lo studio dei parametri di processo che hanno portato ad una minore formazione di PCDD/F. Prima di evidenziarli, è meglio sottolineare qualche punto:

(1) Errori sperimentali: Prima degli anni 90 gli errori analitici per PCDD/F

erano +/- 100%, e +/- 30% dopo gli anni 90. Considerando anche l’incertezza nella misura dei parametri di combustione, gli errori sperimentali sugli studi fatti in inceneritori sono numerosi.

(2) Metodi di analisi dei dati: La formazione di PCDD/F nel processo di

combustione è influenzata simultaneamente da vari parametri. I metodi d’analisi di dati a più variabili come l’analisi del componente principale e l’analisi multipla di regressione sono indispensabili per trovare le condizioni di gestione ottimale con una formazione di PCDD/F minima.

(3) Avere una media dei parametri: Il campionamento viene effettuato ogni

quattro ore. In questo spazio di tempo, i parametri di combustione non rimangono costanti pertanto diventa difficile stimare e controllare lo stato d’instabilità della combustione.

(4) ‘Effetto memoria’: questo termine indica un residuo di un effetto di un

differenti esperimenti. L’effetto memoria è significativo durante le prove fatte in inceneritori reali; in alcuni studi l’assenza di correlazione tra alcuni parametri di combustione e i PCDD/F, è dovuta all’effetto memoria. Le ragioni di quest’effetto non sono empiricamente dimostrate, si ipotizza che passano essere originate dall’adsorbimento-desorbimento di PCDD/F o dalla deposizione di materia particellare sulle pareti della caldaia.

Per tutti questi motivi, lo studio negli inceneritori per trovare la relazione tra i parametri di combustione e la formazione di PCDD/F deve essere pianificato con accuratezza, usando un design sperimentale, condotto con delle misure per prevenire gli effetti memoria e mantenere stabile le operazioni ed i dati dovrebbero essere analizzati utilizzando metodologie statistiche a variabili multiple. Tuttavia visto i costi elevati dei test sugli inceneritori e le analisi di PCDD/F non erano sempre possibile.

Nella tabella 1, sono riassunti i risultati di studi di correlazione effettuati su alcuni inceneritori. Tali risultati sembrano contraddittori. Per esempio, a proposito dell’influenza di O2nel gas esausto su PCDD/F, Lenoir e Al. [2] hanno trovato che alta concentrazione di O2aumenta il livello di diossine ma Vogg e al. [3] riportano che l’aumento di consumo di aria è correlato con la diminuzione di diossine. Hasselriis [4] ha trovato che esiste una concentrazione ottimale tra 6% e 9% che porta ad un minore livello di diossine ma Gullett e Al.[5] hanno scoperto che il livello di O2 compresa tra (4% e 7%) tende a produrre grandi rese di PCDD/F rispetto ai valori estremi. Per quanto riguarda HCl, molti ricercatori hanno trovato una correlazione con PCDD/F, mentre altri autori non hanno avuto lo stesso risultato.

A causa della complessità del processo di formazione di PCDD/F , in particolare della natura multi stadie del processo (ovvero , i precursori sono generati nella zona di combustione, mentre i PCDD/F sono formati nella zona di post combustione) ed i