La composizione dei rifiuti domestici delle grandi città dei paesi sviluppati è caratterizzata dalla presenza di molti componenti combustibili quali la carta, la plastica o i materiali organici, che normalmente a contatto con l'aria bruciano da soli grazie al loro potere calorifico.

Questo calore, sviluppato nel forno e trasferito in una caldaia, consente di produrre vapore o acqua surriscaldata che possono essere utilizzati per riscaldare appartamenti, alimentare uno stabilimento industriale od anche produrre elettricità con un turboalternatore.

A Parigi, la Compagnie Parisienne de Chauffage Urbain (CPCU) alimenta diverse migliaia di abitazioni con l'acqua calda proveniente dagli inceneritori situati alla periferia della capitale francese.
A Nantes, sull'estuario della Loira, l'inceneritore Arc en Ciel produce elettricità che rivende in parte a EDF, l'azienda energetica francese, mentre il restante è utilizzato da un vicino stabilimento metallurgico.

Un inceneritore medio con una capacità nominale di trattamento da 5 a 20 tonnellate di rifiuti l'ora, necessita di un investimento di circa 3 milioni di euro per tonnellata/ora di capacità, la metà dei quali destinati al trattamento dei fumi e al recupero dell'energia.
Tenuto conto della legislazione attuale riguardo alla protezione ambientale ed al trattamento dei fumi, l'incenerimento costa circa 80÷100 euro per tonnellata di rifiuti domestici.

Tecniche di combustione

Diverse tecniche sono in concorrenza con i forni di combustione. La più conosciuta utilizza griglie leggermente inclinate, formate da barre o rulli paralleli che, ruotando, fanno scivolare i materiali incandescenti ed evacuano i residui solidi, conosciuti anche con il termine di clinker (scorie). A livello della griglia e all'interno della fornace viene soffiata aria per assicurare la completa combustione dei rifiuti. L'aria, inoltre, raffredda le griglie per prevenire una crescita troppo elevata della temperatura che danneggerebbe il forno. Nell'impianto realizzato dalla SGE Environnement a Grenoble, i rifiuti vengono bruciati a circa 1.100 °C in un forno a rulli.

A Saint-Ouen, l'inceneritore della Tiru dispone di tre forni a griglia con una capacità di 28 tonnellate/ora ciascuno. Vengono trattate oltre 630.000 tonnellate di rifiuti l'anno. I forni sono stati costruiti dalla società Alstom e trattano rifiuti domestici combustibili con un elevato potere calorifico. Affinché l'eccesso di calore non danneggi il rivestimento del forno e delle griglie, si utilizza un sistema brevettato di raffreddamento a flusso d'aria.

Tiru - il cui principale azionista è Electricité de France (EdF) -, gestisce la maggior parte degli inceneritori della regione parigina e si è aggiudicata nel 1994 l'appalto dell'impianto della città di Québec (Canada), oltre ad occuparsi di un impianto di selezione e di trattamento termico a Matarò, in Catalogna (Spagna).
La società Onyx costruisce invece forni a letto fluido, derivati dai processi utilizzati nelle centrali termiche a carbone. Dal pavimento della fornace viene soffiata aria che mantiene in sospensione un letto di sabbia sul quale vengono buttati i materiali destinati ad essere bruciati. Il letto fluido, oltre al vantaggio di una semplice manutenzione, non necessita di componenti in movimento. È indicato per rifiuti ad elevato potere calorifico ed ha un rendimento termico dell'ordine dell'80%, più alto di quello di un forno a griglie che si aggira intorno al 75%. Si ottiene così una maggiore quantità di calore che può essere sfruttata nella caldaia e che non si disperde attraverso le pareti del forno o nel camino. A parità di capacità, il forno a letto fluido è anche due volte più compatto rispetto ad un forno a griglie, ma necessita di un combustibile a granulometria omogenea.
Il letto fluido è particolarmente adatto ai rifiuti residui delle operazioni di riciclaggio, quali la separazione ed il compostaggio.
La frazione di rifiuti non riciclata è macinata prima di essere bruciata. Attualmente, nella regione parigina, Onyx prova tre installazioni industriali che combinano la selezione e l'incenerimento.
La termolisi (decomposizione termica) è una nuova tecnica che suscita buone speranze per la valorizzazione energetica dei rifiuti domestici nelle piccole città. Si tratta di trasformare la frazione organica dei rifiuti in un prodotto combustibile facile da immagazzinare e da trasportare. La decomposizione viene effettuata a meno di 500 °C in assenza d'ossigeno. I materiali inerti contenuti nei rifiuti domestici (vetro o metallo) vengono recuperati nella fase successiva alla termolisi e possono essere così riciclati.
I prodotti risultanti della termolisi assomigliano al carbone di legna, ma hanno l'iinconveniente di contenere metalli pesanti e composti tossici: devono perciò essere trattati con le opportune precauzioni. La società d'ingegneria NEXUS TECHNOLOGIES ha realizzato un impianto pilota nei pressi di Marsiglia per perfezionare il suo processo di termolisi e superare gli attuali ostacoli tecnici.

Riciclaggio dei residui della combustione

In un impianto di incenerimento, la combustione di una tonnellata di rifiuti domestici a circa 1.000 °C produce 20 kg di ceneri nell'aria e 250 kg di clinker. Le ceneri devono esser recuperate poiché contengono metalli pesanti quali il piombo o il mercurio, oltre a composti del cloro che si possono combinare con l'ossigeno dell'aria, formando diossina. La depurazione dei fumi rappresenta la parte più costosa del processo di incenerimento.
LAB, a Lione, è una società di ingegneria specializzata nel trattamento dei fumi con tecniche umide o Semiramide che consistono nella polverizzazione sui fumi di acqua o di latte di calce. La società ha realizzato alcune installazioni tra le più efficaci al mondo ad Amsterdam, a Tokyo ed in Svizzera.
Un impianto di questo tipo, cioè con fumi depurati si riconosce dalla presenza di un pennacchio bianco all'uscita del camino, dovuto alla evaporazione di una parte dell'acqua utilizzato nel trattamento di disinquinamento.
I fumi possono essere trattati anche con processi secchi o semi-secchi, ad esempio, con la polverizzazione di "carboni attivi" nelle maniche filtranti dove circolano i fumi stessi. Le particelle di carbone si depositano sulle pareti dei tubi e vengono recuperate con i metalli pesanti e le polveri che hanno assorbito. Le ceneri vengono poi sotterrate in centri di smaltimento controllato. È anche possibile vetrificarle ad elevata temperatura.
In alcuni casi, la prudenza esige che anche il clinker venga smaltito in discariche controllate, ma, generalmente, i residui solidi prodotti dai forni d'incenerimento a griglia non sono dannosi per l'ambiente. Si tratta di materiale di riempimento sempre più frequentemente utilizzato nell'edilizia.

Come utilizzare i residui solidi della combustione

Il clinker prodotto dall'incenerimento dei rifiuti domestici contiene circa il 14% di metalli ferrosi e l'1% di metalli non ferrosi come il rame, l'alluminio o il piombo. - "Tutti questi metalli possono convenientemente essere recuperati poiché hanno un valore sul mercato e la loro estrazione consente di utilizzare lo stesso clinker una volta depurato come materiale di riempimento nell'edilizia" -, spiega Marc Delplancq, direttore della società ANDRIN.
Nei suoi stabilimenti di Longwy, in Lorena, l'azienda ha perfezionato alcune attrezzature per estrarre i metalli dal clinker. Una macchina installata nell'impianto di trattamento dei rifiuti domestici di Tolone è in grado di trattare in continuo fino a 15 tonnellate di clinker l'ora, con un tempo d'ammortamento del proprio costo di soli tre anni. È composta da un setaccio magnetico che elimina gli elementi più grandi di 80 mm e recupera la parte ferrosa, da un separatore magnetico che estrae i piccoli pezzi ferrosi ed, infine, da un separatore a correnti di Foucault capace di recuperare i materiali non ferrosi. Le prestazioni del separatore, brevettato dalla Andrin, sono state verificate presso un Centro di Ricerca Pubblico di Voreppe nelle Alpi, specializzato nello studio dell'alluminio.
Le ricerche dell'industria non si concentrano solo sull'ottimizzazione della combustione dei rifiuti per ottenere il massimo d'energia con il minimo di ceneri e di residui solidi, ma si focalizzano anche sull'aspetto estetico dell'impianto d'incenerimento per facilitare il suo insediamento in un ambiente urbanizzato.
Alcuni impianti sono anche diventati delle vere mete turistiche e ricevono un gran numero di turisti e scolaresche, come l'impianto Arc en Ciel di Nantes, che è diventato anche uno spazio di esposizioni d'arte contemporanea.
Lo stabilimento è stato costruito dalla società Onyx, del gruppo CGEA, che gestisce, in Florida, vicino a Miami, il più grosso inceneritore del mondo, in grado di trattare un milione di tonnellate di rifiuti l'anno.

(fonte Citef)