Controllo tecnico-analitico delle emissioni prodotte dagli impianti di combustione e raffronto con il quadro normativo di settore
A cura di: Provincia di Treviso – Arpav
MICROINQUINANTI ORGANICI (IPA – PCDD/PCDF)
La ricerca degli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e di policlorodibenzofurani e policlorodibenzodiossine (PCDD/PCDF), per il suo elevato impegno, sia in termini di risorse umane dedicato alla fase di campionamento che di costi analitici, è stata volutamente limitata solamente ad una parte degli impianti controllati. Nel complesso sono stati raccolti i valori di concentrazione in emissione per 7 impianti a legno trattato (A, B, E, F, G, J, K) e 3 impianti a legno vergine (M, P e Q). E’ bene ricordare che, se non diversamente specificato, il valore di diossine e furani è espresso in termini di tossicità̀ equivalente in accordo a quanto indicato al punto A.4. dell’Allegato 1 al D.Lgs. 133/2005 e con il termine IPA si considera la somma degli idro-carburi policiclici aromatici presi in considerazione sia al punto 6 dell’Allegato 2 – Suballegato 2 del DM 05/02/1998 che al punto A.4. del sopracitato decreto legislativo. Ai fini del presente lavoro si ritiene utile sottolineare che per entrambe le famiglie di composti la formazione è conseguenza di reazioni di sintesi indesiderate, che si verificano nel corso di un processo di combustione in determinate condizioni. In particolare la formazione di anelli benzenici condensati, a partire da frammenti di idrocarburo, appare favorita dalla carenza di ossigeno e da elevate temperature (> 650°C); gli IPA formatisi sono sostanze chimicamente piuttosto stabili e a temperatura ambiente si presentano allo stato solido, caratteristica che giustifica la loro generale tendenza a condensare sul particolato eventualmente presente.
Altrettanto complessa è la formazione di diossine e furani, per i quali è necessaria la presenza dei cosiddetti precursori, che forniscano in particolare gli atomi di cloro presenti nella molecola. Contrariamente agli IPA, le diossine tendono a permanere in forma gassosa e risultano termolabili, motivo per cui negli impianti di incenerimento viene imposta la temperatura minima in camera di combustione di 850°C, con tempi di permanenza di almeno 2 secondi; sono tuttavia noti meccanismi di riformazione di diossine e furani nelle cosiddette zone fredde (200-650°C), a valle della zona di combustione, catalizzati dalla presenza di metalli (in particolare dal rame) nelle polveri eventualmente presenti [cfr. BRef incenerimento rifiuti]. Dal punto di vista amministrativo si riporta quanto già̀ evidenziato in precedenza. In relazione agli impianti termici alimentati a legno trattato quanto disposto dall’All. 2 – Sub. 1, Punto 6 del DM 05/02/1998 fissa un limite alle emissioni pari a 0,1 ng/Nm3 per i PCDD/F, espressi come diossina equivalente, e 0,01 mg/Nm3 per gli IPA come valori medi rilevati su un periodo di campionamento di 8 ore, mentre per gli impianti a legno vergine la Parte III dell’Allegato I alla Parte V del D.Lgs. 152/2006 e s.m.i. non prevede alcun limite specifico.
GRAFICO 1 – Valori percentuali di emissione in relazione al rispettivo limite per il parametro HCl -100 –> NOTA: Limite impianti A-L a legno trattato: 60 mg/Nm3 –> Limite Impianti M-Q a legno vergine: 30 mg/Nm3
In tale situazione è necessario fare riferimento alle indicazioni per classi di composti di cui alla Parte II dell’Allegato I ed in particolare, con riferimento a PCDD/PCDF, alla Parte II, Tabella A2 dell’Allegato I alla Parte V del D.Lgs. 152/2006, che per i composti in Classe I in-dica un limite di 0,01 mg/Nm3, con soglia di rilevanza di 0,02 g/h; pur tenendo conto dei fattori di tossicità̀ equivalente, si vengono quindi a determinare, per le due categorie di impianti, limiti di emissione differenti per diversi ordini di grandezza. Il grafico 2 visualizza su scala logaritmica, data la notevole variabilità̀ dei dati, i valori di IPA espressi in μg/Nm3 e PCDD/PCDF espressi in ng/Nm3, determinati su dieci impianti. Rispetto ai limiti di legge, emerge subito che mentre nel caso degli IPA in una sola unità̀ a legno trattato viene raggiunto il limite (A), in relazione a diossine e furani se si fa riferimento alla soglia di 0,1 ng/ Nm3 sono ben 6 gli impianti che superano o raggiungono all’emissione tale valore (5 a legno tratta-to, 1 a legno vergine). Come già̀ segnalato in precedenza per i metalli presenti in emissione, appare anomalo il valore di diossine relativo all’impianto P, rispetto a quanto determinato nei restanti impianti alimentati a legno vergine; a tale proposito sembra opportuno riportare che la ditta ha successivamente dichiarato di aver acquistato da terzi materiale legnoso da avviare alla combustione, ad integrazione di quanto derivante dal proprio ciclo produttivo.
TABELLA 1 – Valori medi, massimi e minimi registrati per i parametri IPA e PCDD/PCDF
GRAFICO 2 – Valori misurati di IPA e PCDD/PCDF
GRAFICO 3 – Valori misurati di polveri tototali, HCl, IPA e PCDD/PCDF
GRAFICO 4 – Correlazione PCDD/PCDF e HCl
GRAFICO 5 – Correlazione PCDD/PCDF e polveri totali
GRAFICO 6 – Correlazione IPA e polveri totali
GRAFICO 7 – Correlazione PCDD/PCDF e Rame
GRAFICO 8 – Valori percentuali di emissione in relazione al limite per i parametri PCDD/PCDF e IPA
NOTA: Per omogeneità, in relazione gli impianti M, P e Q a legno vergine, il calcolo per il parametro PCDD/PCDF è stato effettuato sempre rispetto al valore di 0,1 ng/Nm3, espressi come totale I-TE, pur se tale valore non costituisce il limite alle emissioni
Sulla base di quanto sopra riportato, si poteva ipotizzare una qualche correlazione tra i valori dei microinquinanti organici e la presenza di particolato e di composti del cloro nei fumi emessi a camino. Il successivo grafico 3, visualizza i valori trovati per tali quattro para-metri sugli impianti analizzati. Come evidenziato anche dai successivi grafici 4, 5 e 6, le misurazioni a camino effettuate nella presente campagna di controlli non danno riscontro di alcuna correlazione significativa; in particolare, rispetto ai valori in emissione di PCDD/ PCDF, non sembra essere determinante la concentrazione di HCl, che si può verosimilmente sup-porre essere sempre largamente in eccesso rispetto ai quantitativi stechiometrici teoricamente necessari alla formazione di diossine e furani, presenti pur sempre nei fumi in quantitativi dell’ordine dei ng/Nm3. Analogamente, come ipotizzabile dal momento che non entra direttamente in gioco nella formazione di diossine e furani, non si evidenziano correlazioni tra i valori determinati di rame e PCDD/PCDF (cfr. grafico 7). In generale, come meglio evidenziato al successivo grafico 8, si può notare che la soglia di concentrazione di 0,01 mg/Nm3 per gli IPA appare difficilmente raggiungibile anche in impianti in cui altri parametri attestano condizioni di combustioni non ottimali, mentre il valore di 0,1 ng/Nm3 per le diossine e i furani sembra di gran lunga superabile, laddove nell’impianto termico si vengano a realizzare le condizioni idonee alla loro formazione.
Le elevate concentrazioni di PCDD/ PCDF riscontrate a camino su un numero rilevante di impianti appaiono ovviamente di notevole criticità̀, nonostante le unità̀ termiche analizzate siano caratterizzate da portate decisamente modeste e da un funzionamento limitato alla sola stagione invernale. Partendo dai dati di portata e rispettiva concentrazione determinati nella campagna di controllo su tutti gli impianti a legno trattato, è stato ipotizzato un funzionamento medio delle unità̀ termiche di 12 ore/giorno per un totale di 100 gg/ anno. La successiva Tabella 2 sintetizza tali dati. Senza entrare in valutazione di ordine tossicologico, appare evidente che gli impianti controllati che utilizzano legno trattato risultano potenzialmente emettere nell’ambiente quantitativi annui di diossine e furani non trascurabili. Ribadita l’anomalia rappresentata dall’impianto P, il contributo emissivo degli impianti alimentati esclusivamente a legno vergine sembra invece di gran lunga inferiore.
Tabella 2 – Stima dei flussi di massa relativi a diossine e furani
* Concentrazioni non riferite all’11% di ossigeno
