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2017-08-21 02:52

Da Dove Viene la Diossina

IL TABÙ DELL’INCENERIMENTO

di: 
Carlotta Basili

La contrarietà dell’opinione pubblica agli inceneritori dipende in gran parte dalla paura per il rilascio delle diossine nell’ambiente. L’autrice sintetizza i principali dati della questione evidenziando che, oggi in Italia, l’emissione di diossine per incenerimento dei rifiuti urbani è quasi nulla in termini percentuali.

Nonostante il Governo sia indirizzato a seguire l'orientamento europeo per il trattamento dei rifiuti, l'opinione pubblica si mantiene contraria agli impianti di incenerimento e termovalorizzazione nel nostro Paese. Questo spiega la diffidenza con cui le norme riguardanti tali impianti contenute nel decreto-legge n. 133 del 12 settembre 2014 detto ''Sblocca Italia'' sono state accolte dalle Regioni in tutte le loro fasi di applicazione.

Ma spesso la contrarietà e la diffidenza hanno radici più nel pregiudizio che non nella conoscenza tecnica della questione, che è tutt'altro che lineare, a cominciare dai dati reali dello smaltimento dei rifiuti. Il principale capo di imputazione indirizzato agli impianti è legato alle emissioni  di sostanze inquinanti, pericolose per l'ambiente e la salute e in particolare all’emissione di diossina in atmosfera.

I processi di combustione consistono nell'ossidazione di sostanze con la produzione di calore; tutti tali processi emettono una certa quantità di contaminanti nell'aria - un processo ideale, nel caso di combustibili a base di carbonio, produrrebbe solo anidride carbonica e acqua - però nella realtà, anche per la presenza di altre sostanze nei combustibili stessi, i prodotti della combustione sono molto più vari. La combustione incompleta di carburanti e di rifiuti può condurre alla formazione di monossido di carbonio, di altri idrocarburi parzialmente ossidati, di ossidi di azoto e zolfo (che con l'acqua atmosferica si trasformano in acidi) e, in caso di presenza di alogeni quali cloro, di diossine.

"Diossine" è un termine generico che individua un gruppo di oltre duecento composti chimici clorurati, appartenenti a due famiglie: dibenzo-p-diossine (PCDD o diossine) e dibenzo-p-furani (PCDF o furani).

Figura 1: formula di struttura di diossine e furani

Diciassette di questi composti (7 PCDD e 10 PCDF) sono stati inclusi nella Convenzione di Stoccolma sui Contaminanti Organici Persistenti (POP) [UNEP, 2001] e nel Protocollo sui POP all'interno della Convenzione sull'inquinamento atmosferico transfrontaliero [UNECE, 1998] per la caratteristiche di tossicità, persistenza ambientale e la tendenza al trasporto aereo anche su lunghe distanze. Essi vengono perciò considerati nelle valutazioni di rischio ambientale e ai fini della protezione sanitaria.

Le diossine si formano tra i 250° e i 400°C da ossigeno, acqua, cloro e altri precursori in forma gassosa in un processo conosciuto come “sintesi de novo” e, in taluni casi, certi metalli presenti nel flusso gassoso possono agire da catalizzatori della reazione.

Le PCDD e i PCDF, come anche i PCB (policlorofenili, accumunati alla diossine per tossicità e persistenza), sono quindi sottoprodotti indesiderati di processi di combustione malgestiti o incontrollati che coinvolgono composti clorurati come materie plastiche, rifiuti contenenti cloro, reflui; se immesse nell'ambiente, le diossine tendono a concentrarsi in matrici ambientali e di bioaccumulo in specifici prodotti (vegetazione, fauna ittica e erbivori, latte e derivati).

La tossicità delle diossine dipende dal numero e dalla posizione degli atomi di cloro sull’anello aromatico, le più tossiche possiedono 4 atomi di cloro legati agli atomi di carbonio β dell’anello aromatico e pochi o nessun atomo di cloro legato agli atomi di carbonio α (Figura 1). Nella terminologia corrente il termine “diossina”, al singolare questa volta, è talora usato come sinonimo della 2,3,7,8-tetracloro-dibenzo-p-diossina (TCDD, Figura 2), ossia del congenere maggiormente tossico (unico riconosciuto possibile cancerogeno per l’uomo) che ha quattro atomi di cloro nelle posizioni β e nessuno in α. 

Figura 2: 2,3,7,8-tetracloro-dibenzo-p-diossina (TCDD)

L’uomo può venire in contatto con le diossine attraverso combustioni incontrollate o dolose oppure a causa di incidenti o malfunzionamento di impianti.  La contaminazione può riguardare gruppi ristretti di popolazione professionalmente esposti, come nel caso di coloro che lavorano nella produzione di pesticidi o di determinati prodotti chimici.

Nel caso di dispersione nell’ambiente, la contaminazione può interessare ampie fasce della popolazione. Avviene, per lo più, attraverso l’alimentazione con cibo contaminato, anche se vi possono essere altre vie di esposizione quali l’inalazione di polvere o il contatto.

Negli Stati Uniti, nel 2004, si è stimato che circa il 95% dell’esposizione alle diossine avveniva attraverso cibi contaminati e, in particolare, di grassi animali, come risulta dal grafico sottostante (Figura 3).

Figura 3: Esposizione a PCDD, PCDF e PCB attraverso il cibo (%)
Fonte: dati EPA 2004

La tossicità delle diossine è espressa tramite i fattori di tossicità equivalente (TEF), i quali si basano sulla considerazione che PCDD, PCDF e PCB sono composti strutturalmente simili che presentano il medesimo meccanismo di azione e producono effetti tossici.

Per esprimere la concentrazione complessiva di diossine nelle diverse matrici si e introdotto il concetto di tossicità equivalente (TEQ) che si ottiene sommando i prodotti tra i valori dei TEF dei singoli congeneri e le rispettive concentrazioni, espresse con l’unita di misura della matrice in cui vengono riscontrate. Per i TEF sono stati proposti due schemi di classificazione: quello degli International TEFs (I-TEFs) e quello del World Health Organization (WHO) TEFs (WHO-TEFs).

Già a partire dagli anni successivi alla guerra nel Vietnam (con gli studi condotti sui veterani esposti all'Agente Arancio, il defoliante ampliamente usato nel corso della guerra) e successivamente, a causa di incidenti con conseguente rilascio di diossine nell'ambiente (ad esempio in Italia, quello di Seveso, nel 1976, presso gli impianti della ICMESA di Meda), non solo l'opinione pubblica, ma anche la comunità scientifica e il mondo politico hanno manifestato timori per gli effetti negativi che l'esposizione a lungo termine a quantità anche ridottissime di queste sostanze può produrre sulla salute umana e sull'ambiente, costringendo l’industria chimica ad una profonda ristrutturazione.

Con il quinto Piano di azione ambientale la Ue ha deciso di ridurre del 90% le emissioni di diossina (dal livello del 1985) dalle fonti individuate entro il 2005. Il piano ha avuto successo ed ha ottenuto una diminuzione dei livelli generali di diossine, furani e PCB nell'ambiente e dell'esposizione delle persone grazie ad un esteso controllo delle emissioni degli impianti industriali e al miglioramento tecnologico degli impianti (Figura 4).

Figura 4: andamento delle emissioni di diossine nell'Unione Europea negli anni dal 1990 al 2013 (g I-TEQ/anno) 
Fonte: Agenzia Europea dell'Ambiente (EEA) - Annex A - European Union LRTAP emission data - NFR

Tra il 1990 e il 2015 le emissioni degli impianti industriali di diossine, furani e PCB nell'Unione europea sono state ridotte di oltre l'80%. Un settore invece le cui emissioni sono in continuo aumento (dal 15% nel 1985 a più del 25% nel 2005 e quasi al 40% nel 2013) è quello residenziale, principalmente per l'uso di carburanti a base di carbonio (carbone o derivati, gas naturale, GPL, olio, gasolio, ecc..) e legna (o derivati) per il riscaldamento domestico.

Al fine di ottenere ulteriori diminuzioni occorre analizzare meglio le fonti locali: i risultati migliori in questo ambito si otterranno verosimilmente attuando provvedimenti a livello territoriale.

Il regolamento (CE) n. 850/2004 relativo agli inquinanti organici persistenti è stato adottato nell'aprile 2004 al fine di applicare all'interno dell'Unione europea la convenzione di Stoccolma e il protocollo POP del 1998 della convenzione sull'inquinamento atmosferico transfrontaliero a grande distanza. Gli Stati membri hanno l'obbligo di predisporre degli inventari delle emissioni per i POP prodotti non intenzionalmente, dei piani di attuazione nazionali e dei meccanismi di monitoraggio e scambio delle informazioni.

Il protocollo POP è stato modificato a dicembre 2009 per comprendere, tra le altre cose, anche disposizioni volte a ridurre le diossine, i furani e i PCB fissando dei valori limite per le emissioni di queste sostanze da parte, ad esempio, di inceneritori di rifiuti, impianti di sinterizzazione e fonderie di seconda fusione.

Figura 5: emissioni di diossine nell’Unione Europea nel 2013 per settore (%)
Fonte: Agenzia Europea dell'Ambiente (EEA) -  Annex A - European Union LRTAP emission data - NFR

Figura 6: emissioni di diossine nell'Unione Europea per settore negli anni 1990-2013 (g I-TEQ/anno)
Fonte: Agenzia Europea dell'Ambiente (EEA) -  Annex A - European Union LRTAP emission data - NFR 

Figura 7: confronto delle emissioni nell'Unione Europea per settore negli anni 1990 e 2013 (g I-TEQ/anno)
Fonte: Agenzia Europea dell'Ambiente (EEA) - Annex A - European Union LRTAP emission data – NFR

Dal confronto con altri paesi europei avanzati l’Italia risulta ancora un paese con importanti emissioni di diossine (Figura 8).

Figura 8: emissioni di diossine per settore in alcuni paesi dell'Unione Europea per l'anno 2013 (Gg)
Fonte: Agenzia Europea dell'Ambiente (EEA) - Air pollutant emissions data viewer (LRTAP Convention)

Ma - sorpresa! - dai rapporti ISPRA degli ultimi 25 anni risulta chiaro che, se negli anni '90 le emissioni di diossine erano dovute in larga misura agli impianti di incenerimento, ad oggi il loro contributo percentuale è praticamente nullo. Dai rapporti risulta inoltre che l’Italia, in linea con la tendenza europea, ha aumentato notevolmente le emissioni di diossina da fonte residenziale, toccando nel 2013 il picco del 43% sul totale. Incidono fortemente anche i processi nell'industria del ferro e dell'acciaio (circa 27%) e i processi di combustione con contatto (circa 18%).

Figura 9: emissioni di diossine in Italia nel 2013 per settore (%)
Fonte: Sinanet - ISPRA - Banca dati SNAP

Figura 10: emissioni di diossine in Italia per settore dal 1990 al 2013 (g I-TEQ)
Fonte: Sinanet - ISPRA - Banca dati SNAP

 

I moderni inceneritori emettono (poche) diossine?

Da una lettura superficiale dell’articolo si potrebbe trarre la conclusione che la messa in opera di un nuovo inceneritore avrebbe sempre effetti trascurabili sulla salute della popolazione.
Il fatto che le emissioni di diossine da incenerimento di rifiuti si siano ridotte in percentuale rispetto ad altre fonti e che gli impianti di terza generazione, rispetto a quelli degli anni novanta, producano minori livelli di diossine, non può giustificare alcun incremento di queste, sebbene minimo, dovuto alla messa in funzione di nuovi impianti in zone, come per esempio la piana di Firenze, dove la particolare conformazione orografica favorisce la concentrazione di sostanze inquinanti. Non mi pare, infatti, che siano stati definiti livelli minimi entro i quali le diossine possano essere considerate non cancerogene.

I moderni inceneritori emettono (poche) diossine?

Da una lettura superficiale dell’articolo si potrebbe trarre la conclusione che la messa in opera di un nuovo inceneritore avrebbe sempre effetti trascurabili sulla salute della popolazione.
Il fatto che le emissioni di diossine da incenerimento di rifiuti si siano ridotte in percentuale rispetto ad altre fonti e che gli impianti di terza generazione, rispetto a quelli degli anni novanta, producano minori livelli di diossine, non può giustificare alcun incremento di queste, sebbene minimo, dovuto alla messa in funzione di nuovi impianti in zone, come per esempio la piana di Firenze, dove la particolare conformazione orografica favorisce la concentrazione di sostanze inquinanti. Non mi pare, infatti, che siano stati definiti livelli minimi entro i quali le diossine possano essere considerate non cancerogene.

In risposta a rgelpi e a gvp

Anche se non sono particolarmente numerosi, gli studi che riguardano le emissioni di diossine da piccoli impianti ci sono e da tali studi emerge che i caminetti aperti e le stufe tradizionali sono tra i maggiori responsabili di emissioni di inquinanti a livello residenziale.
I processi di formazione delle diossine sono particolarmente complessi, ma di solito ci si riferisce a due meccanismi principali: la “de novo synthesis” (che avviene a temperature relativamente basse, 200-400 °C, per reazione sulle superfici di particolato carbonioso come la fuliggine e ceneri volanti contenenti metalli che fungono da catalizzatori) e la “pyrosynthesis” (a temperature più alte, 500-800 °C in fase gassosa omogenea, a partire da sostanze chiamate precursori, come clorofenoli o cloro benzeni). A livello domestico le temperature dei processi di combustione sono tali da rientrare nel primo caso; essenziale risulta la presenza di cloro, perciò bruciare materiali contaminanti (carta, plastica) può aumentare le emissioni di ordini di grandezza.
Tra gli studi esistenti uno dei più interessanti è Hubner et al. (2005), che riporta i risultati di una campagna di misura in campo su 30 diversi tipi di apparecchiature e in cui si evidenziano variazioni di tre ordini di grandezza tra le diverse misure. Le diverse apparecchiature hanno intervalli di emissioni comparabili, ad eccezione della caldaia centralizzata moderna. Ulteriore motivo per emissioni più elevate può essere l’utilizzo non appropriato o l’utilizzo di materiali contaminanti in fase di accensione; in questo ultimo caso può diventare rilevante l’effetto memoria, ossia dei combustibili bruciati nei giorni precedenti.
Studio italiano interessante è il lavoro di tesi di Silvia Galante (disponibile al link: https://www.politesi.polimi.it/bitstream/10589/74328/3/Tesi_Silvia%20Gal...) in cui, tra le altre cose, si trovano delle interessanti tabelle con i fattori di emissione delle diossine proposti dall’AEIG (Atmospheric Emission Inventory Guidebook) per i diversi dispositivi di riscaldamento domestico (caminetti aperti, caminetti chiusi, stufe tradizionali, stufe innovative e stufe a pellet).
Altra bibliografia a tal proposito:
- Senem Ozgen, Stefano Caserini, Silvia Galante, Michele Giugliano, Elisabetta Angelino, Alessandro Marongiu, Francesca Hugony, Gabriele Migliavacca, Carmen Morreale, 2014. Emission factors from small scale appliances burning wood and pellets. Atmospheric Environment 94, 144–153 (disponibile anche in italiano per il download su questo sito: http://www.ledijournals.com/ojs/index.php/IngegneriadellAmbiente/article...)
- C. Hubner, C., Boos, R., Prey, T., 2005. In-field measurements of PCDD/F emissions from domestic heating appliances for solid fuels. Chemosphere 58, 367-72
- Gullett, B., Toutati, A., Hays, M.D, 2003. PCDD/F, PCB, HxCBz, IPA, and PM Emission Factors for Fireplace and Woodstove Combustion in the San Francisco Bay Region. Environ. Sci. Technol. 2003, 37, 1758-1765
- Hedman, B., Morgan, N., Marklund, S, 2006. Emission of PCDD/F, PCB, and HCB from Combustion of Firewood and Pellets in Residential Stoves and Boilers. Envi. Sci. Tech. 40, 4968-4975
- Lee, R.G.M., Coleman, P., Jones, J.L., Jones, K.C., Lohmann, R., 2005. Emission factors and importance of PCDD/Fs, PCBs, PCNs, IPAs and PM 10 from the domestic burning of coal and wood in the U.K. Environmental Science and Technology 39, 1436-1447
- Pfeiffer, F., Struschka, M., Baumbach, G., Hagenmaier, H., Hein, K.R.G. , 2000. PCDD/F emissions from small firing systems in households. Chemosphere 40, 225-32

diossina

Le mie conoscenze sono che le diossine si formano per raffreddamento dei fumi a temperature tra gli 800° - 650°C e non alle basse temperature caratteristiche delle combustioni del residenziale.
Vorrei un chiarimento documentato

diossina

Grazie per l'articolo molto istruttivo ed assai appropriato. Mi sfugge tuttavia il motivo dell'aumento della diossina prodotta nel residenziale. Da dove arriva il cloro?

Utile per superare la fuorviante comunicazione speculativa!

Molto interessante ed opportuno questo articolo e l'analisi tecnica che è stata fatta per aiutare a comprendere meglio questo argomento, ampiamente speculato ed oggetto di fuorviante comunicazione da parte di certe lobby e comitati locali.

Una piccola nota, riguardo ad un passaggio nel testo dell'articolo, che riprendo qui sotto per semplicità di riferimento:

"Un settore invece le cui emissioni sono in continuo aumento (dal 15% nel 1985 a più del 25% nel 2005 e quasi al 40% nel 2013) è quello residenziale, principalmente per l'uso di carburanti a base di carbonio (carbone o derivati, gas naturale, GPL, olio, gasolio, ecc..) e legna (o derivati) per il riscaldamento domestico."

Si parla del settore "residenziale" come ambito nel quale tali emissioni sono in continuo aumento. La cosa non sorprende.
Vorrei però far notare che includere il "carbone" tra i "combustibili" utilizzati nel "residenziale" per produrre calore è forse fuori luogo e rischia di alimentare il circuito dei catastrofisti che demonizzano tale combustibile, soprattutto per la produzione elettrica. Nel civile è invece ormai da molti anni stato dismesso ed evitare che i soliti "pifferai magici" continuino a cavalcare tale demonizzazione sarebbe quanto mai opportuna. Nell'interesse di tutti.