Come funzionano i termovalorizzatori e che ruolo hanno nell’economia circolare

Il processo di termovalorizzazione inizia con l’arrivo dei rifiuti all’impianto. Superati i controlli in ingresso, il rifiuto viene raccolto in vasche di stoccaggio, dove viene mescolato per renderlo più uniforme possibile, e per garantire una successiva combustione stabile e ben controllata. I rifiuti vengono poi caricati, tramite carriponte, nelle tramogge che alimentano le griglie di combustione. 

Nel caso dei rifiuti urbani, la tecnologia più diffusa è quella a griglia mobile: il rifiuto avanza progressivamente sulla griglia, viene rimescolato e, a presenza di aria, subisce la combustione con produzione di gas caldi e ceneri.

Durante il trattamento termico, la combustione avviene attraverso fasi che possono sovrapporsi tra loro:

• essiccamento e degassamento del rifiuto
• decomposizione della sostanza organica
• formazione dei gas combustibili e successiva ossidazione.

Nei termovalorizzatori di ultima generazione queste reazioni avvengono ad alta temperatura, circa 1.000 °C, e garantiscono l'ossidazione della frazione combustibile dei rifiuti non riciclabili.

Il calore liberato dalla combustione viene recuperato in caldaia: i gas caldi cedono la loro energia all’acqua contenuta nei tubi della caldaia, trasformandola in vapore ad alta pressione. Il vapore mette in movimento una turbina accoppiata a un generatore, da cui si ricava energia elettrica.

Quando l’impianto è configurato per la cogenerazione oltre a produrre energia elettrica viene prodotta anche energia termica, ottenuta recuperando il calore del vapore e utilizzandolo per riscaldare l’acqua che alimenta la rete di teleriscaldamento o, in alternativa, per fornire calore utile ad altre attività industriali in sostituzione di fonti fossili.^{(5) (6)}

Dopo la combustione e il recupero energetico, i fumi generati dal processo vengono trattati prima dell’emissione in atmosfera. In generale, i processi di depurazione intervengono su:

• polveri
• gas acidi
• ossidi di azoto
• microinquinanti organici
• metalli.

Gli ossidi di azoto sono abbattuti dai cosiddetti sistemi DeNOx. Tra le soluzioni utilizzate vi sono quelle che prevedono iniezioni controllate di ammoniaca nei fumi caldi direttamente all’interno della camera di combustione e quelle che utilizzano, oltre all’ammoniaca, un catalizzatore per favorire la reazione. 

I sistemi con catalizzatore, in particolare quelli installati nella parte finale del processo di trattamento dei fumi, consentono di raggiungere livelli di abbattimento più elevati. In entrambi i casi, gli ossidi di azoto vengono trasformati principalmente in azoto e acqua, sostanze naturalmente presenti nell’ambiente.  

I gas acidi, i microinquinanti e i metalli vengono invece rimossi in una fase distinta, a valle della caldaia, con iniezioni di reagenti a secco o lavaggio dei fumi. La combustione ad alta temperatura distrugge gran parte dei microinquinanti organici. Quelli eventualmente ancora presenti nei fumi, insieme ai metalli, vengono trattenuti dai carboni attivi, mentre i gas acidi vengono neutralizzati mediante reagenti alcalini, come la calce o il bicarbonato.

Infine, i filtri a maniche trattengono le polveri e il particolato presenti nei fumi. Solo a questo punto i fumi, ormai depurati, vengono convogliati al camino, dove sono sottoposti a monitoraggio continuo per verificare il rispetto dei limiti emissivi previsti dalla legge.

Gli impianti di termovalorizzazione producono anche dei residui costituiti, per la maggior parte, dalla frazione non combustibile in essi contenuti, nonché dai residui derivanti dal trattamento fumi.

Le ceneri pesanti derivano dalla combustione del rifiuto e si raccolgono nella parte finale della griglia, per questo sono chiamate anche "bottom ashes". Rappresentano indicativamente il 18-20% in peso dei rifiuti trattati nel processo di termovalorizzazione, sono classificate come rifiuti non pericolosi e possono essere sottoposte a processi  che prevedono la separazione e il recupero di:

• materiali ferrosi
• metalli non ferrosi
• componente minerale residua.

La frazione minerale può trovare impiego in filiere industriali, ad esempio nella produzione di cemento o di altri materiali per l’edilizia. 

Le ceneri leggere, invece, derivano dai sistemi di depurazione dei fumi e includono le polveri trattenute dai filtri a maniche. Rappresentano una quota indicativa pari al 4-6% dei residui del trattamento, vengono raccolte in appositi sistemi di stoccaggio, come sili dedicati, e avviate a impianti specializzati per trattamenti di recupero o gestione in sicurezza. Una possibile destinazione delle polveri recuperate è l'utilizzo in attività di riempimento di miniere di sale, secondo procedure controllate e in impianti autorizzati.

I termovalorizzatori sono progettati per specifiche tipologie di rifiuti⁽⁸⁾, in base a:

• composizione
• potere calorifico
• livello di umidità
• variabilità del materiale in ingresso.

Negli impianti dedicati ai rifiuti urbani, il trattamento riguarda principalmente la frazione residua non riciclabile, cioè quello che resta dopo la raccolta differenziata e che non può essere avviato a recupero materia. La termovalorizzazione non sostituisce prevenzione, riuso e riciclo, ma interviene sulla quota che non può essere valorizzata attraverso queste filiere e che altrimenti sarebbe destinata alla discarica.

A seconda della tecnologia adottata e dell’autorizzazione dell’impianto, possono essere trattate diverse tipologie di rifiuti, tra cui rifiuti urbani residui o pretrattati, frazioni selezionate, combustibile solido secondario e alcune tipologie di rifiuti non pericolosi di origine industriale o da imballaggio, fanghi, rifiuti sanitari e rifiuti pericolosi.

Oltre alla tecnologia a griglia mobile, più diffusa per i rifiuti urbani, esistono anche altre tecnologie di trattamento termico, come forni a tamburo rotante, letti fluidi, pirolisi e gassificazione. La scelta della tecnologia dipende dalle caratteristiche dei rifiuti da trattare e dalle specifiche dell'impianto.

Non sono destinati alla termovalorizzazione i materiali che possono essere recuperati come materia, come carta, vetro, metalli, plastica riciclabile o frazione organica, quando correttamente conferiti nelle rispettive filiere. Anche rifiuti come batterie, accumulatori o altri materiali che richiedono raccolte dedicate devono seguire canali separati.

Termovalorizzatore e inceneritore⁽⁹⁾  vengono spesso confusi perché entrambi gli impianti si basano sul trattamento termico dei rifiuti attraverso la combustione. La differenza riguarda principalmente la gestione dell’energia generata durante la combustione.

A differenza del termovalorizzatore, che recupera e valorizza il contenuto energetico dei rifiuti, un inceneritore è un impianto che tratta i rifiuti tramite combustione con l’obiettivo di ridurne volume e pericolosità.

Tra i vantaggi della termovalorizzazione rientrano

• recupero energetico
• riduzione della quota di rifiuti destinata a smaltimento
• nei territori dotati di reti dedicate, la possibilità di utilizzare il calore prodotto anche per il teleriscaldamento.

In questo senso, recupero di materia e recupero di energia possono agire in modo complementare, contribuendo insieme a limitare l’uso della discarica.

Da un punto di vista normativo, per rispettare la gerarchia europea dei rifiuti, la termovalorizzazione deve intervenire soltanto a valle delle azioni prioritarie - riduzione, riutilizzo e riciclo - occupandosi degli scarti non riciclabili, senza sottrarre materiali alle filiere di recupero di materia.

Un punto di attenzione è il corretto dimensionamento degli impianti, che deve essere coerente con i quantitativi di rifiuti residui effettivamente disponibili e con l’evoluzione prevista del sistema di gestione dei rifiuti. Una capacità adeguata consente di evitare sia situazioni di sovracapacità, sia il ricorso a soluzioni meno efficienti, come la discarica, quando la capacità di trattamento disponibile non è sufficiente.