Produrre energia pulita bruciando i rifiuti? Oggi si può. Ci pensa la termovalorizzazione, il processo che sfrutta un tipo di impianti - i termovalorizzatori - in cui il calore prodotto dalla combustione dei rifiuti indifferenziabili, ovvero non riciclabili tramite raccolta differenziata, viene usato per produrre, ad esempio, energia elettrica o acqua calda sanitaria.
Il termovalorizzatore è un impianto industriale che brucia i rifiuti per produrre energia elettrica e termica, rappresentando una delle tecnologie più dibattute nel panorama della gestione dei rifiuti. Il termovalorizzatore è un impianto che valorizza i rifiuti non altrimenti riciclabili e li trasforma in energia elettrica e termica. Il processo consiste nella conversione dell’energia contenuta nei rifiuti in calore.
Cos'è un Termovalorizzatore?
I termovalorizzatori sono impianti specializzati che sfruttano la combustione dei rifiuti solidi non riciclabili per generare energia termica o elettrica. È importante distinguere i termovalorizzatori dagli inceneritori tradizionali. Ce lo dice il nome stesso: la termovalorizzazione “valorizza” i rifiuti. Non solo li smaltisce bruciandoli, come si limita a fare invece un inceneritore, ma sfrutta il calore prodotto dalla combustione per generare energia elettrica o acqua calda.
Con l’inceneritore il ciclo vita dei rifiuti termina letteralmente con il loro “incenerimento” o termodistruzione, con un termovalorizzatore al contrario i rifiuti vengono riutilizzati e recuperati per altri scopi come la produzione di corrente. Inoltre, a differenza dei termovalorizzatori che bruciano ad una temperatura che oscilla mediamente tra gli 850 e i 1000 gradi, i forni degli inceneritori raggiungono temperature superiori ai 1000 gradi.
Il termovalorizzatore serve principalmente a due scopi fondamentali: smaltire i rifiuti non riciclabili in modo più sostenibile rispetto alle discariche e produrre energia utile. La produzione energetica rappresenta il secondo obiettivo principale. Il calore generato dalla combustione viene utilizzato per produrre vapore, che aziona turbine per generare energia elettrica.
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Il vantaggio principale nell’utilizzo di un termovalorizzatore nasce dalla possibilità di ricavare dall’attività di incenerimento di rifiuti non riciclabili energia pulita, unitamente alla riduzione del volume dei rifiuti destinati alle discariche (e quindi dei costi economici relativi). Inoltre, grazie a sistemi di filtraggio preposti, gli impianti di termovalorizzazione garantirebbero di minimizzare l’emissione di gas serra e inquinanti atmosferici. Tuttavia, essi non rappresentano ancora una soluzione a impatto zero.
Come Funziona un Termovalorizzatore?
Il processo di termovalorizzazione si basa sui concetti di riutilizzo e recupero degli scarti e gioca un ruolo chiave in una gestione dei rifiuti il più sostenibile possibile.
Il processo di termovalorizzazione si articola in diverse fasi:
- Ricezione e stoccaggio dei rifiuti: i rifiuti vengono trasportati all'impianto, pesati e scaricati in un'area di stoccaggio. Qui vengono miscelati per ottenere un combustibile omogeneo.
- Combustione: i rifiuti vengono introdotti in un forno, dove vengono bruciati a temperature elevate (tra 850 °C e 1000 °C). La combustione avviene in presenza di ossigeno, in modo da ridurre la formazione di sostanze inquinanti.
- Recupero del calore: il calore prodotto dalla combustione viene utilizzato per riscaldare l'acqua in una caldaia, producendo vapore ad alta pressione.
- Produzione di energia elettrica: il vapore ad alta pressione viene convogliato in una turbina, che aziona un generatore elettrico. L'energia elettrica prodotta viene immessa nella rete elettrica nazionale.
- Trattamento dei fumi: i fumi di combustione vengono sottoposti a un processo di depurazione, che rimuove le sostanze inquinanti (polveri, metalli pesanti, diossine, ecc.). I fumi depurati vengono rilasciati in atmosfera attraverso un camino.
- Trattamento delle ceneri: le ceneri prodotte dalla combustione vengono raccolte e trattate. Le ceneri pesanti possono essere utilizzate come materiale per la costruzione di strade o come materiale di riempimento. Le ceneri leggere vengono generalmente smaltite in discarica.
Dettagli Scientifici e Tecnici
- Combustione: la combustione dei rifiuti è un processo chimico complesso, che produce una miscela di gas (principalmente CO2 e H2O), ceneri e sostanze inquinanti. La temperatura di combustione è un parametro critico, che influenza la formazione di sostanze inquinanti.
- Recupero del calore: il recupero del calore avviene attraverso uno scambiatore di calore, che trasferisce il calore dai fumi di combustione all'acqua. L'efficienza del recupero del calore dipende dalla temperatura dei fumi e dalla portata dell'acqua.
- Trattamento dei fumi: il trattamento dei fumi avviene attraverso una serie di processi fisici e chimici, che rimuovono le sostanze inquinanti. I principali processi di trattamento dei fumi sono la filtrazione (per le polveri), l'abbattimento (per i metalli pesanti) e la denitrificazione (per gli ossidi di azoto).
Le Fasi della Combustione
I rifiuti avanzando sulla griglia sono soggetti a una catena di essenzialmente tre processi:
- Essiccamento: nel processo di essiccamento i rifiuti vengono “asciugati”: perdono per evaporazione il loro contenuto di acqua senza che avvenga una vera a propria combustione. Più il rifiuto è umido più questa fase sarà lunga (diciamo tra i 10 e i 30 secondi).
- Gassificazione: mano a mano che avanzano sulla griglia, i rifiuti subiscono il secondo processo (gassificazione). E’ in questa fase che avviene il pompaggio dell’aria (detta primaria) da sotto la griglia per garantire la successiva combustione. Questo processo è quello che produce i primi gas.
- Combustione: infine avviene l’ignizione e la combustione vera e propria per almeno 2-3 secondi a circa 850°C.
Nella parte sovrastante la griglia avviene un quarto processo a temperature superiori ai 1000°C per completare la combustione dei composti volatili rilasciati. Per garantire questa combustione viene insufflata altra aria (detta secondaria).
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Il Trattamento dei Fumi
I fumi, una volta rilasciato gran parte del loro calore, vengono trattati in un percorso a più stadi per eliminare le sostanze inquinanti in essi contenute e rispettare i parametri previsti dalla legge. Tutti gli impianti sono dotati di innovativi sistemi di trattamento delle emissioni (la cosiddetta sezione di depurazione dei fumi) che abbassano il contenuto di sostanze inquinanti di vari ordini di grandezza nel percorso dalla camera di combustione all’emissione al camino.
La sezione di trattamento fumi di un inceneritore serve per abbattere gli inquinanti presenti nei fumi di combustione. Nei fumi infatti sono presenti quelle che vengono chiamate ceneri volanti che derivano appunto dal processo di incenerimento dei rifiuti.
Le scorie (dette anche ceneri di fondo) sono i residui che vengono raccolti in tramogge poste sotto la camera di combustione e sono tipicamente considerate un rifiuto non pericoloso che può anche essere mandato a recupero. Le scorie hanno caratteristiche simili alle rocce granitiche e basaltiche. Sono composte essenzialmente da silicati di calcio, magnesio, ferro, metalli preziosi e metalli pesanti (prevalentemente legati a silicati o a ossidi). Le relative percentuali dipendono dalla composizione del rifiuto.
Le ceneri volanti sono parti solide finissime che vengono trasportate con i fumi e che quindi, se non opportunamente trattate, verrebbero emesse in atmosfera attraverso il camino. Sono particolarmente pericolose soprattutto perché su di esse possono andare a formarsi, in fase di raffreddamento dei fumi, le diossine. E’ quindi fondamentale captarle e trattarle opportunamente.
Principali Inquinanti
Gli inquinanti principali che si trovano in fase gassosa in uscita dalla camera di combustione sono:
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- anidride solforosa (SO2) e acido cloridrico (HCl): gas acidi
- ossidi di azoto (NOX)
- diossine
Gas Acidi
L’anidride solforosa e l’acido cloridrico sono i principali composti che rendono acidi i gas in uscita dalla camera di combustione. L’emissione di questi gas acidi in atmosfera porterebbe alla formazione delle cosiddette piogge acide e a problemi di salute nell’uomo quindi è importante trattarli.
Termovalorizzatori in Italia e in Europa
Secondo dati aggiornati al 2022, i termovalorizzatori in Italia sono circa 37 situati in prevalenza al Nord, che conta 26 impianti tra Milano, Pavia, Torino, Modena e Brescia; 13 in Lombardia e 7 in Emilia Romagna. Si calcola che nel 2020 abbiano trattato quasi 3 milioni di tonnellate di rifiuti, cioè il 74,5% sul totale di rifiuti inceneriti al Nord. Sono invece 532 mila tonnellate e più di un milione di tonnellate quelli trattati rispettivamente al Centro dove sono operativi 5 termovalorizzatori e al Sud che ne ha 6.
In base alla ricerca pubblicata nel “Libro bianco sull’incenerimento dei rifiuti urbani”, gli impianti di termovalorizzazione presenti sulla nostra Penisola avrebbero trattato 5,5 milioni di tonnellate di rifiuti urbani e speciali, producendo 4,6 milioni di Mwh di energia elettrica e 2,2 milioni di Mwh di energia termica, soddisfacendo nel complesso il fabbisogno energetico di circa 2,8 milioni di famiglie. Il confronto con i livelli europei resta però impietoso: in Francia gli impianti sono 126 e in Germania 96. Il più famoso è quello di Copenaghen, che ha sul tetto una pista da sci di 400 metri realizzata con neve sintetica.
Il termovalorizzatore di Parma, situato nel Polo Ambientale Integrato, ha capacità di smaltimento autorizzata di 195.000 t/a ed è dedicato a rifiuti urbani residui da raccolta differenziata e rifiuti speciali. Composto da due linee di combustione, produce energia elettrica e calore.
Attraverso la consolidata tecnologia del forno a griglia, l’impianto piacentino ha una capacità di smaltimento di 120.000 t/a di rifiuti urbani, rifiuti speciali assimilabili agli urbani, rifiuti sanitari trattati e fanghi biologici provenienti dall’attiguo impianto di depurazione delle acque.
Vantaggi e Svantaggi
I dati di uno studio condotto dai politecnici di Milano e Torino e dagli atenei di Trento e di Roma 3 Tor Vergata per Utilitalia, dimostrano che l’impatto ambientale di un termovalorizzatore è di otto volte inferiore a quello di una normale discarica. Uno dei vantaggi della termovalorizzazione è quindi quello di ridurre la quantità dei rifiuti destinati alle discariche e di conseguenza anche i costi economici relativi.
La possibilità di ottenere energia attraverso la combustione degli scarti contribuisce inoltre a diminuire l’impiego dei combustibili fossili (petrolio, gas e carbone) per la produzione di elettricità o calore. Tuttavia, i termovalorizzatori non sono ancora una soluzione a impatto zero: l’emissione di CO2 e di altre sostanze nocive prodotte al termine del trattamento dei rifiuti costituiscono un pericolo sia per la salute che per l’ambiente.
Uno dei principali svantaggi degli impianti di termovalorizzazione è infatti quello legato ai fumi e alle ceneri prodotte in seguito alla combustione. Secondo il parere di molti, la raccolta differenziata è l’unica in grado di ridurre la quantità di rifiuti che finisce in discarica.
Nonostante i benefici, i termovalorizzatori presentano diversi svantaggi che alimentano le opposizioni. L’impatto paesaggistico e l’accettazione sociale rappresentano ostacoli significativi. Un altro svantaggio importante è il rischio di ridurre gli incentivi al riciclaggio. Le emissioni, pur controllate, rimangono una preoccupazione.
Oggi tracciare un giudizio netto sui sistemi di termovalorizzazione in Italia risulta assai complesso. I termovalorizzatori rappresentano dunque una soluzione di compromesso per la gestione dei rifiuti e la produzione di energia. È essenziale affrontare le sfide e le preoccupazioni associate a questa tecnologia, monitorando e regolando questo tipo di attività.
Contribuisci anche tu alla sostenibilità ambientale con scelte energetiche consapevoli. Oggi, grazie ai termovalorizzatori, è possibile ricavare energia e calore dalla combustione dei rifiuti, minimizzando allo stesso tempo lo spazio pubblico occupato dai nostri scarti.
Per questo motivo i termovalorizzatori ad oggi rappresentano la soluzione migliore per chiudere il ciclo di gestione dei rifiuti: diversamente gli scarti finirebbero in discarica, in altri territori o all’estero. Come spiega Moccia “ad oggi, dal punto di vista tecnologico non ci sono alternative più valide. La vera alternativa sarebbe raggiungere una percentuale di riciclo totale, ma la realtà dimostra, almeno per ora, che è un pensiero che trova spazio solo nel mondo ideale.
Tabella Riassuntiva: Termovalorizzatori in Italia
| Regione | Numero di Impianti |
|---|---|
| Nord Italia | 26 |
| Centro Italia | 5 |
| Sud Italia | 6 |
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