Ricerche in Corso

Emissioni di mercurio da impianti di termoutilizzazione di rifiuti

Le emissioni di mercurio da impianti di termoutilizzazione di rifiuti dovranno essere monitorate in continuo a partire da fine dicembre 2023, come descritto dalle BREF WI (Best Available Techniques Reference Document Waste Incineration).
Uno studio preliminare del LEAP e del Centro Studi MatER ha analizzato e interpretato dati raccolti nel periodo temporale tra gli anni 2016 e 2019 acquisiti con strumentazione in continuo per il monitoraggio del mercurio su 10 impianti distribuiti sul territorio italiano destinati al trattamento di diverse tipologie di rifiuti non pericolosi e che presentano diverse configurazioni della linea di trattamento dei fumi.
Questa ricerca preliminare, d’aspetto prevalentemente conoscitivo, ha messo in evidenza la vasta gamma dei parametri coinvolti, attinenti alla complessità delle linee di trattamento delle emissioni, alla varietà della tipologia dei reagenti e non per ultimo, alla specie chimica con cui il mercurio è presente nei vari punti della linea, rendendo quindi necessario uno studio più approfondito, attualmente in corso.

Trattamento e valorizzazione dei rifiuti in bioplastica

ll progetto di ricerca si pone dapprima l’obiettivo di dare la giusta definizione del materiale oggetto di studio (biodegradabilità, compostabilità, origine fossile VS biogenica). Seguirà poi una fase di ricerca finalizzata a quantificare i flussi di massa, identificando la quantità che viene immessa nelle diverse filiere: plastica, organico, rifiuto residuo. Verranno analizzati aspetti quali l’effettivo tasso di riciclo della bioplastica, l’interferenza di questi nuovi materiali nella produzione di biogas, e l’aumento della quota biogenica conferita ai termovalorizzatori. Infine, verranno svolte delle considerazioni di tipo economico per individuare la migliore opzione di trattamento dei rifiuti in bioplastica.

CO2 e impianti di termo-utilizzazione

Il progetto di ricerca si pone dapprima l’obiettivo di esaminare lo stato dell’arte sui metodi di calcolo della frazione biogenica della CO2 emessa dagli impianti di termovalorizzazione. La validità dei metodi riscontrati in letteratura verrà in seguitto verificata utilizzando dati sperimentali. Si valuteranno poi le emissioni nette di CO2 degli impianti WtE italiani, in termini di fattori di emissione [ton di CO2/ton di rifiuto in ingresso]. Lo studio sarà completato valutando anche i benefici che si ottengono ricorrendo alla termovalorizzazione in termini di emissione di CO2, quali le emissioni evitate per l’equivalente produzione elettrica/di calore, per il mancato conferimento in discarica o per il recupero di metallo dalle ceneri. Successivamente si svolgerà una ricognizione tecnico-scientifica sullo stato dell’arte delle tecniche di Carbon Capture and Storage (CCS) applicabili agli impianti WtE, con lo scopo di valutare l’integrazione di un sistema CCS su un impianto WtE sia da un punto di vista tecnico che da un punto di vista economico.

Pirometri a suzione per la misura di temperatura in camere di post-combustione

La temperatura dei gas nella zona di post-combustione degli impianti di termovalorizzazione deve essere monitorata in continuo per limitare la presenza di composti inquinanti nei fumi (i gas combusti devono rimanere per almeno 2 secondi al di sopra di 850°C per evitare la formazione delle diossine, composti tossici facilmente assorbibili dagli organismi viventi).
Tra le attività del Consorzio LEAP e del Centro Studi MatER rientra l’esecuzione di accurate misure di temperatura dei fumi all’interno della camera di combustione di termovalorizzatori fino ad una temperatura di 1600 °C, grazie all’impiego di pirometri a suzione, che consentono di misurare in modo accurato la temperatura, massimizzando il coefficiente di scambio termico tra gas ed elemento di misura e minimizzando lo scambio termico per irraggiamento tra elemento di misura e pareti non adiabatiche della camera di post combustione. L’accoppiamento dei pirometri a suzione con un sistema di analizzatori fumi (dotato di sensori per O2, CO2 e CO) portatile consente di verificare in tempo reale la correttezza delle misurazioni.

Calcolo dell’indice R1

Tramite un’innovativa procedura sviluppata da MatER, che sfrutta i dati reali di funzionamento degli impianti di termovalorizzazione dei rifiuti, il progetto si propone di calcolare in maniera più accurata di quanto consentito dai metodi standard il cosiddetto indice R1.
L’indice R1, introdotto dalla Direttiva 2008/98/CE del Parlamento e del Consiglio Europeo del 19 novembre 2008, è una formula di efficienza energetica che ha lo scopo di qualificare le operazioni svolte negli impianti di trattamento termico dei rifiuti urbani come “recupero energetico” (R1) o “smaltimento” (D10).
MatER sta applicando la nuova procedura per il calcolo dell’indice R1 ad una serie di impianti di termovalorizzazione del panorama italiano.

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Misurazione del particolato ultrafine e nano particelle nelle emissioni convogliate ed in atmosfera

Il Centro Studi MatER, grazie alle apparecchiature ed alla strumentazione disponibili presso LEAP, esegue indagini sperimentali per la valutazione delle emissioni e la caratterizzazione chimica del particolato ultrafine e nanoparticolato da processi di combustione in impianti fissi, nonché per analoghe caratterizzazioni nell’atmosfera dei siti di localizzazione di impianti di interesse.
Il particolato ultrafine e le nanopolveri sono particelle solide con dimensioni inferiori al decimo di micron, simili a quelle di un virus e migliaia di volte più piccole di quelle di un capello umano. Il loro contributo, trascurabile in termini del peso totale delle polveri atmosferiche, diviene significativo sulla quantità complessiva delle singole particelle. La loro determinazione richiede tecniche e strumentazioni avanzate che, contrariamente ai protocolli convenzionali utilizzati per la misura delle polveri fini, devono ricorrere al conteggio delle particelle stesse, adottando sistemi messi a punto solo di recente in seguito allo sviluppo delle nanotecnologie.