Aspetti igienico-sanitari legati al trattamento dei rifiuti mediante incenerimento

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1 Workshop I Sistemi di gestione dei rifiuti: tecnologie, migliori pratiche, impatti e conseguenza sull ambiente Università di Parma 14 luglio 2010 Auditorium Campus Aspetti igienico-sanitari legati al trattamento dei rifiuti mediante incenerimento Giuseppe Viviano, Gaetano Settimo Reparto Igiene dell Aria Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria Istituto Superiore di Sanità, Roma

2 situazione italiana (fonte dati: ISPRA rapporto rifiuti 2009) produzione RU 2008 (1.000 t) produzione pro capite 2008 (kg/ab) raccolta differenziata 2008 (%) incenerimento 2008 (%) impianti di incenerimento (2008) Piemonte ,5 3,5 2 Valle d'aosta ,6 - - Lombardia ,2 41,6 13 Trentino A. A ,8 13,9 1 Veneto ,9 7,9 3 Friuli V. G ,6 23,7 1 Liguria ,8 - - Emilia R ,7 23,9 8 Toscana ,6 7,6 8 Umbria ,9 3,5 1 Marche ,3 1,9 - Lazio ,9 6,5 4 Abruzzo ,9 - - Molise ,5 53,5 2 Campania ,0 - - Puglia ,6 3,8 1 Basilicata ,1 7,1 1 Calabria ,7 9,3 1 Sicilia ,7 0,4 1 Sardegna ,7 19,5 2 ITALIA ,6 12,7 49

3 differenze di potenzialità degli impianti tra i diversi Paesi

4 The waste disposal in 2008 in Berlin. The total amount of disposed waste is 934,400 tonnes, in which 505,400 tonnes went for incineration and accounted for 54% of the total amount of disposed waste in Currently, there is one incineration plant (The Ruhleben Incineration Plant) with a total annual capacity of up to 520,000 tonnes/year, and forms the center piece of Berlin s waste disposal plan (Thürmer, 2007). In terms of by-products, metals are separated out for recycling, the slag can be reused after reprocessing, and the energy output can be used as heat and electric power. Only small quantities of scrubber residue are left over to be disposed of as waste. The remaining scrap metal is removed from the slag. This procedure contributes approximately 13,000 tonnes of ferrous scrap annually (Schulze, 2009). Most of the slag and ash are recovered for use in civil engineering projects (e.g., road construction). anno t prodotte t incenerite 54% Incenerimento 54% Discarica e altro 1% Trattamento meccanico 1% Stabilizzazione fisico-meccanica 36% D. Zhang et al. Waste Management 30 (2010) Trattamento meccanicobiologico 8%

5 LE EMISSIONI Nm 3 input: tal quale, frazioni, CDR, ecc 1 t Recupero di energia MWh 2 (termica) 0,6 (elettrica) bottom ash 0,15-0,30 t fly ash 0,02-0,03 t acque 0,15-0,30 m 3

6 emissione e valore limite Direttiva 96/61/CE del Consiglio 24/9/96 sulla prevenzione e la riduzione integrate dell inquinamento DL.vo 18/2/05 n. 59 sulla prevenzione e la riduzione integrate dell inquinamento emissione: lo scarico diretto o indiretto da fonti puntiformi o diffuse dell impianto, di sostanze, vibrazioni, calore o rumore nell aria, nell acqua ovvero nel terreno valore limite dovrà garantire un livello equivalente di protezione dell ambiente nel suo insieme e di non portare a carichi inquinanti maggiori nell ambiente.

7 ? COSA ESCE (macro e micro significativi, POPs) e QUANTO NE PUO USCIRE (limiti/autorizzazioni) QUANTO NE USCIVA E QUANTO NE ESCE ORA (vecchi e nuovi, BAT, regime e transitori) DOVE VA A FINIRE (altezza efficace emissione, orografia e meteorologia) QUANTO NE VA A FINIRE (destino ambientale) COSA VUOL DIRE IN TERMINI AMBIENTALI E SANITARI (linee guida, epidemiologia,.)

8 I limiti alle emissioni da impianti di incenerimento: direttive europee e normativa nazionale mg/nm 3 s 11 % O 2 DLgs 11/5/05 n.133 waste DM 25/2/00 n. 124 hazardous waste DM 19/11/97 n. 503 MSW and CW DM 12/7/90 old plants Directive 2000/76/CE waste Direttiva 94/67/CE hazardous waste Directive 89/369/CEE MSW Polvere HCl HF SO NO CO (150) 50 - TOC Cd, Tl, Hg 0,05* 0,05 * 0,05 * 0.2 0,05 * 0,05 * 0,2 Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V 0,5 0,5 0,5 5 0,5 0,5 5 PAH 0,01 0,01 0, PCDD + PCDF (ng/nm 3 ) 0,1** 0,1 ** 0,1 ** ,1 ** 0,1 *** - Note: media giornaliera e valore massimo (orario o semiorario); * Limite per (Cd + Tl) e Hg separati ** equivalenti tossici riferiti a 2,3,7,8 T 4 CDD.

9 prescrizione AIA NH 3 mg/nm 3 5

10 direttiva 2000/76/CE e DLgs 133/2005 frequenza dei rilevamenti (misura e registrazione in continuo) monitoraggio in continuo: NO X, CO, polveri totali, TOC, HCl, SO 2, HF (l autorità competente può autorizzare misure periodiche per HCl, HF ed SO 2 ; misura HF può essere omessa se si ha trattamento per HCl) % O 2, T, P, H 2 O, Q almeno due misurazioni anno per: metalli pesanti, diossine e furani per i primi 12 mesi una misurazione almeno ogni tre mesi; possibile riduzione frequenza misurazioni se emissioni sono inferiori al 50 % dei limiti: -una all anno per diossine e furani, -una ogni due anni per metalli pesanti 10

11 range di emissioni in atmosfera Vecchi impianti per RSU (15 impianti per RSU)* PCDD/F ng I-TEQ/Nm 3 0,04 80 ( chiuso nel 1992) Anni 80** (emissioni stimate) PCDD/F ng I-TEQ/Nm (max emissione: ngi-teq/nm 3 ) mg/nm 3 70s 80s 90s dust HCl SOx NOx Hg Cd heavy metals * O. Hutzinger, H. Fiedler. 20 anni di incenerimento di rifiuti: problemi e soluzioni. In Atti convegno L incenerimento dei rifiuti. Bologna marzo A cura di L. Morselli, G. Viviano ** WHO (1987). PCDD and PCDF emission from incinerators for municipal sewage sludge and solid waste. Evaluation of human exposure. Environmental Health Series n. 17.

12 Best Available Techniques BAT Best: le più efficaci per un alto grado di protezione dell ambiente inteso in senso generale. Available: sviluppate e sperimentate per il settore industriale specifico, anche al di fuori dagli stati membri, e che siano valide tecnicamente ed economicamente, ragionevolmente accessibili agli operatori del settore. Techniques: comprendono sia le tecnologie che i processi: riguardano la progettazione, la costruzione, la manutenzione, la conduzione e la dismissione degli impianti.

13 range di valori di emissione in atmosfera da alcuni impianti europei di incenerimento di RSU ng I-TEQ/Nm 3 0,0002 0,08

14 Quinto programma di azione per l ambiente Verso la sostenibilità fissa l obiettivo della riduzione del 90 % nel 2005 (rispetto ai livelli del 1985) delle emissioni di diossine nell atmosfera provenienti da fonti identificate riduz

15 Fonti di emissione generalizzate: esempi di fattori di emissioni di diossine Incenerimento rifiuti a cielo aperto ( g TCDD-I-TEQ/t rifiuti ) Svezia simulazione combustione Svizzera valutazione da ceneri inceneritori US EPA combustioni di rifiuti in aree rurali µg/t 450 µg/t 1, µg/t Centrali termoelettriche ( g TCDD-IT-EQ/t combustibile ) a carbone a olio combustibile a orimulsion 0,024 µg/t 0,036 µg/t 0,018 µg/t Impianti di incenerimento ( g TCDD-IT-EQ/t rifiuti ) considerando il rispetto del limite di emissione considerando un moderno impianto con BAT < 0,6 µg/t 0,001-0,01 µg/t

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18 RILEVAMENTI PCDD+PCDF SU IMPIANTO BAT (2009) SNCR: riduzione ossidi di azoto non catalitico (denox) FF: filtro a maniche IAC: iniezione di alcali (calce) IAB: iniezione di alcali (bicabonato) ICA: iniezione carboni attivi SCR: riduzione ossidi di azoto catalitico (denox) FUMI SNCR IAC ICA FF IAB FF SCR C A M I N O ESEMPIO: forno a griglia da 400 t/d; Rifiuti: residuale RD + sovvalli; concentrazione alle emissioni di PCDD+PCDF: ng I-TEQ/Nm 3 0,00038 (tutti i congeneri sono risultati inferiori al limite di rivelabilità) ng I-TEQ/Nm 3 0,00038 (tutti i congeneri sono risultati inferiori al limite di rivelabilità tranne OCDD 0, ng I- TEQ/Nm 3 ) ng I-TEQ/Nm 3 0,00096 (tutti i congeneri sono risultati inferiori al limite di rivelabilità tranne 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD e OCDD 0,00011 ng I-TEQ/Nm 3 )

19 Il problema della verifica del rispetto del limite in presenza di dati non rilevabili

20 Situazione italiana: valutazione delle emissioni di diossina da impianti di incenerimento di RSU FF: filtro a maniche ESP: elettrofiltro SNCR: denox non catalitico SCR: denox catalitico Linee di Incenerimento RSU inceneriti (2007) t % emissioni PCDD/F I-TEQ µg/t g/anno % FF o ESP FF o ESP+SNCR ,50 0,20 0, ,396 0,009 74,2 FF o ESP+SCR ESP+FF+SNCR ,10 0,06 0,0738 0, ,8 8,9 FF+FF+SCR ,02 0,0166 3,1 emissioni da incenerimento di RSU in Italia (valutazione su dati 2007): PCDD+PCDF 0,534 g I-TEQ/ anno Considerando le emissioni nazionali, che per l anno 2007 sono state stimate dall ISPRA in 320,56 g I-TEQ, l apporto dell incenerimento di RSU rappresenta lo 0,17%.

21 Gli impianti presentano, in genere, camini con altezze di alcune decine di metri (> 70 m); alcuni nuovi grandi impianti presentano altezze superiori ai 100 m. L altezza efficace del camino (geometrica + spinta entalpica), le condizioni geografiche e meteorologiche locali, determinano la diluizione della emissione (in generale si possono stimare diluizioni maggiori di nel punto di massima ricaduta, 1-10 km). 1 g mg µg ng pg fg ag Ordini di grandezza di ricadute al suolo di emissioni di inquinanti da un impianto di incenerimento con BAT: POLVERI (nanogrammi 10-9 ) ng/m 3 (in aree urbane: decine di µg/m 3 ) METALLI (picogrammi ) pg/m 3 (in aree urbane: ng/m 3 ) PCDD/F(I-TEQ) (attogrammi ) ag/m 3 (in aree urbane: decine fg/m 3 ) linea guida Germania per PCDD/F in aria ambiente: 150 fg I-TEQ/m 3

22 Tolerable daily intake (TDI): quantità cumulativa di PCDD/F (unità TE) e PCB diossina-simili che può essere giornalmente assunta, per la durata di vita media, senza che si abbiano effetti tossici apprezzabili WHO e UE 1-4 pg WHO_TE/kgpc (1998) TWI (tolerable weekly intake): 14 pg WHO-TE/kgpc (2001) dieta acqua suolo aria WHO guidelines 2000 Air quality guidelines for PCDDs and PCDFs is not proposed: inhalation exposures < 5% daily intake from food Urban ambient PCDD and PCDF air concentrations are estimated about 0.1 pgi-teq/m 3 Air concentrations of 0.3 pgi-teq/m 3 or higher are indications of local emission sources that need to be identified and controlled It is difficult to calculate indirect exposure from contamination of food via deposition from ambient air. concentrazione ambientale, durata e modalità di esposizione dose assorbita (Paracelso: è la dose che fa il veleno) individuo (sesso, età, peso corporeo, patologie) ESPOSIZIONE

23 valutare l esposizione

24 Proposta di valori guida per le deposizioni atmosferiche di PCDD/F (L. Van Lieshout et al Deposition of dioxin in Flanders (Belgium) and a proposition for guide values. Atm. Env. 35 suppl. n S83-S90) assunzione giornaliera correlata deposizione media annua concessa deposizione media mensile concessa 4 pg I-TEQ kg pc 14 pg I-TEQ/m 2 d 27 pg I-TEQ/m 2 d 3 pg I-TEQ kg pc 10 pg I-TEQ/m 2 d 20 pg I-TEQ/m 2 d 1 pg I-TEQ kg pc 3,4 pg I-TEQ/m 2 d 6,8 pg I-TEQ/m 2 d BELGIO: Linea guida per le deposizione (adottata in una regione) 10 pg I-TEQ/(m 2 d) Proposta linea guida nazionale per le deposizione (compresi PCBDL) 8 pg I-TEQ/(m2 d) GERMANIA: Linea guida per aria ambiente 150 fg I-TEQ/m 3 Linea guida per le deposizione 15 pg I-TEQ/(m 2 d) (LAI-Laenderausschuss fuer Immissiosschutz -comitato degli stati per la protezione ambientale) GIAPPONE e USA: Linea guida per aria ambiente 600 fg I-TEQ/m 3 (Government of Japan, 2003, ATSDR, 1994) 24

25 Gazzetta Ufficiale N. 213 del 13 Settembre 2007 DECRETO LEGISLATIVO 3 Agosto 2007, n. 152 Attuazione della direttiva 2004/107/CE concernente l'arsenico, il cadmio, il mercurio, il nichel e gli idrocarburi policiclici aromatici nell'aria ambiente. Valore obiettivo: concentrazione nell aria ambiente stabilita al fine di evitare, prevenire o ridurre effetti nocivi per la salute umana e per l ambiente...

26 rilevamenti (salute e ambiente; aspetti igienico-sanitari, ambientali, aree ricaduta, POPs, accumuli, matrici, ecc.)

27 ISS ARPA Basilicata Zona industriale San Nicola di Melfi (PZ) Impianto di incenerimento rifiuti con recupero energetico FENICE (RSU, RSAU, RSP, ROP): Griglia da 100 t/d; Tamburo rotante da 150 t/d. - Rilevamento ai camini delle emissioni delle due linee - Rilevamento immissioni in 7 stazioni approntate nel territorio: polveri sedimentabili, polveri sospese (PM 10, PM 2,5 ), Metalli (As, Cd, Hg, Ni, Pb, Cu, Tl, Cr, V, Sn), IPA PCDD/PCDF PCB SUOLO LATTE UOVA 27

28 inceneritore con due linee; RSU, RSO, HW ISS ARPA Basilicata Zona industriale San Nicola di Melfi (PZ) : Griglia da 100 t/d; Tamburo rotante da 150 t/d. Rilevamento immissioni in 7 stazioni approntate nel territorio emissioni: Rotativo Griglia portata (Nm 3 /h O 2 11%) Materiale particellare (mg/nm 3 O 2 11%) Hg (mg/nm 3 O 2 11%) Cd (mg/nm 3 O 2 11%) PCDD+PCDF (ng I-TEQ/Nm 3 ) media (misure) (6) 2,8 (3) 0,008 (4) 0,005 (5) 0,006 (3) Range media (misure) (3) 2,0-3,6 2,4 (2) 0,0004-0,015 0,034 (3) 0,001-0,012 0,004 (3) 0,002-0,011 0,005 (2) range ,7-3,1 0,020-0,046 0,003-0,006 0,003-0,007 28

29 Deposizioni atmosferiche Deposimetro Bulk PCDD/F in sei stazioni di rilevamento nell area dell impianto di incenerimento 1,5-2,3 pgwho-teq/m 2 d i valori rilevati in periodo invernale in diverse zone distanti alcuni km l una dall altra, sono comparabili con fondi in aree rurali europee Rilevamento PCDD/F nel PM 10 in 3 stazioni (periodo invernale) 2,7-3,2 fg WHO-TEQ/m 3 i valori rilevati sono stati significativamente inferiori a quelli rilevati in aree urbane (es. Firenze e Roma) ed in linea con i livelli di PCDD/F in zone rurali/remote (es. Parco dei Monti Simbruini 2,1-6,6 fgwho-teq/m 3 o colline di Castagneto - Firenze 2,6-10 fgwho-teq/m 3 ) WHO guidelines 2000: Urban ambient PCDD/F air concentrations are estimated about 0.1 pgi-teq/m 3 29

30 PCDD/F in aria in siti italiani (fg I-TEQ/m 3 ) (Menichini et al. 2007; Viviano et al.2004, Caserini et al. 2004, Comune di Brescia, 2008) area remota/rurale min-max Monte Simbruini 1,5-6,6* WHO-TEQ Mantova stagione calda 4,4 stagione fredda 195 (locale combustione biomasse?) stagione intermedia 7,2 San Nicola di Melfi (Pz) stagione fredda 2,0 Adige 10 Zona industriale del Veneto Brescia area urbana/industriale Roma (ISS) 5,4-734*WHO-TEQ Mantova stagione calda 5,0-6,2 stagione fredda stagione intermedia 4,7-5,3 San Nicola di Melfi (Pz) stagione fredda 3,0 Coriano stagione calda Massima ricaduta 6-14 Minima ricaduta 9-13 stagione fredda Massima ricaduta 9-10 Minima ricaduta 7-47 Adige Brescia

31 Concentrazione di PCDD/F in aria rilevata in alcuni Paesi UE (DEFRA 2002, Fiedler et al., 1999, European Commission ELICC 2002) (fg I-TEQ/m 3 ) siti rurali min-max siti urbani min-max Austria Belgio Germania Grecia Lussemburgo Olanda Portogallo Svizzera - 0,2-54 Spagna Regno Unito ,

32 deposizioni di PCDD/F pg I-TEQ/m 2 d (*presenza di inceneritore) (Viviano et al. 2002, 2004, Arpa E.R. 2006, Comune di Brescia 2008, Rossini et al. 2005) sito urbano/ind.le sito rurale Mantova* 2000 ago-set st. calda 1,2-4,7 1, dic-gen st. fredda 2,7-5,1 2,7 San Nicola di Melfi * 2002 lug-set st. calda 1,7-2,1 1,2-1,6 03/04 dic-feb st. fredda 1,6-2,0 2,7 Coriano* 2003 st. calda 0,5-0, st. calda 1,0-2, st. fredda 0,6-2, st. fredda 2,0-2,9 Brescia *stagione calda Porto Marghera Industriale Urbano- Mestre Urbano-Venezia ,2-5,13 WHO-TEQ Germania 0, Regno Unito 0,4-312 nv-512 Giappone (Osaka) 1995: ; 1996: ; 1997: ; 1998:

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34 La maggior parte degli studi pubblicati si riferisce a vecchi impianti Fattori di confondimento Presenza altre sorgenti industriali Deprivazione sociale Distanza dalla sorgente o definizione di aree con modelli di ricaduta Con i nuovi impianti difficoltà a valutare viste le basse concentrazioni 34

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36 Systematic review of epidemiological studies on health effects associated with management of solid waste Daniela Porta 1, Simona Milani 1, Antonio I Lazzarino 1,2, Carlo A Perucci 1 and Francesco Forastiere 1 1 Department of Epidemiology, Regional Health Service Lazio Region, Rome, Italy 2 Division of Epidemiology, Public Health and Primary Care, Imperial College, London, UK Environmental Health 2009, 8:60doi: / X-8-60 Abstract...Our aim was to systematically review the available epidemiological literature on the health effects in the vicinity of landfills and incinerators and among workers at waste processing plants to derive usable excess risk estimates for health impact assessment. Methods We examined the published, peer-reviewed literature addressing health effects of waste management between 1983 and Results In most cases the overall evidence was inadequate to establish a relationship between a specific waste process and health effects; the evidence from occupational studies was not sufficient to make an overall assessment.... Conclusions The studies we have reviewed suffer from many limitations due to poor exposure assessment, ecological level of analysis, and lack of information on relevant confounders.

37 (aprile 2008) Associazione Italiana di Epidemiologia Trattamento dei Rifiuti e Salute (stralcio delle conclusioni) Ribadita la priorità delle misure di prevenzione (riduzione, recupero, raccolta differenziata), l Unione Europea raccomanda l incenerimento in via preferenziale rispetto al conferimento in discarica controllata. In alcune zone italiane ove i siti disponibili per l insediamento di discariche sono in via di esaurimento (è questo il caso delle province di Napoli e di Caserta) non appare agevole trovare soluzioni praticabili alternative all incenerimento, ferma restando la necessità di incrementare pratiche di recupero e differenziazione. Le conoscenze epidemiologiche ad oggi disponibili, ancorché non conclusive, fanno ritenere che il conferimento in discariche controllate, costruite e condotte in accordo alla normativa nazionale e comunitaria, non comporti un rischio per l ambiente e per la salute delle popolazioni insediate nelle vicinanze dello stabilimento. Analogamente, la valutazione delle poche osservazioni epidemiologiche disponibili non depone per un incremento di rischio per la salute umana del trattamento dei rifiuti mediante incenerimento in impianti basati sulle migliori tecnologie disponibili. Tale conclusione è sostenuta principalmente dalle concentrazioni estremamente basse di sostanze tossiche nelle emissioni dei nuovi impianti. Tuttavia, il dimensionamento effettivo dei volumi di sostanze tossiche immesse dai camini nell ambiente è un fattore critico per giudicare della sicurezza anche dei nuovi impianti e richiede la conduzione di osservazioni accuratamente pianificate. Negli impianti di grandi dimensioni le basse concentrazioni di sostanze tossiche nelle emissioni possono essere vanificate, almeno in via teorica, dalle elevate quantità in volume delle emissioni nell unità di tempo. Questo genere di impianti, infatti, è associato ad una riduzione del riciclo nel bacino territoriale circostante perché i grandi impianti a griglia mobile necessitano di elevati volumi di rifiuti per il loro funzionamento ottimale e di un basso potere calorifico del combustibile per il controllo ottimale delle temperature di combustione. Altre tecnologie (letto fluido, gassificazione), attivate su impianti di dimensioni minori, sono più adatte ad un ciclo dei rifiuti che preveda anche il riciclo e il riutilizzo. I dati di letteratura, anche in questo caso non sufficienti e non conclusivi, mostrano che i maggiori rischi per la salute sono associati alle emissioni da discariche illegalmente utilizzate e siti di abbandono illegali, da impianti d incenerimento con tecnologie obsolete, da siti di abbandono e dalle combustioni incontrollate di rifiuti.

38 corretta gestione integrata dei rifiuti e localizzazione dell impianto (VAS, VIA, AIA); applicazione delle normative e tecnologie di settore (IPPC, BAT, BRef, VIA, AIA, ); recupero energetico che consenta riduzione/sostituzione di emissioni da altre sorgenti industriali e civili; monitoraggi e controlli ante e post operam (emissioni, processo, conduzione); sorveglianza ambientale (matrici, vie di esposizione); corretta informazione (educazione ambientale e sanitaria); recupero della fiducia nei confronti degli organi di controllo