Cosa accade quando i rifiuti bruciano

Le temperature di combustione possono giocare un ruolo importante nella formazione di diossina nei gas di scarico proveniente dall’incenerimento di materiali provenienti da rifiuti. Non sono state però riscontrate relazioni significative fra la formazione di diossina e le temperature delle camere di combustione, anche se è certo che la formazione della diossina avviene a temperature superiori ai 450°C e si riduce significativamente a temperature superiori agli 850°C

Vi è una grossa preoccupazione sulle diossine PCDD, le PCDFs ed i PCBs che causano contaminazioni nell’ambiente, in quanto gli effetti avversi di questi composti chimici sulla salute sono noti da molti anni. Le probabili contaminazioni da diossina hanno ricevuto molta attenzione recentemente non solo dagli scienziati che si occupano dell’ambiente ma anche dall’opinione pubblica, perchè le diossine sono conosciute per il fatto che si formano durante la combustione di rifiuti domestici ed industriali riversandosi sull’ambiente dai gas di scarico degli inceneritori. Inoltre, vi è un bisogno impellente di investigare sui meccanismi di formazione o sui circuiti di reazione di questi composti chimici per trovare modi per ridurre la loro presenza nell’ambiente. Un inceneritore a grandezza ridotta è stato utilizzato per gli esperimenti citati in questo articolo. Questo è un report riguardo lo studio sulla formazione della diossina ottenuta dalla combustione di vari campioni di rifiuti simulati, che includono vari tipi di legno, foglie cadute, cibi e polietilene, polistirene, PVC, PET e vari altri materiali plastici. Questi campioni sono stati inoltre combusti con cloridi inorganici (NaCl, KCl, CuCI2, MgCl2, MnCl2, FeCl2, CoCl2, ceneri e acqua di mare) o cloridi organici (PVC e pentaclorofenolol) per investigare sul ruolo del contenuto in clorina e sulla presenza di diversi metalli nella formazione della diossina. Alcuni campioni, come i giornali, bruciano dopo essere impregnati con PVC o NaCL, oppure con cloridi. I ruoli delle condizioni di incenerimento includono le temperature della camera di combustione, la concentrazione di ossigeno e di anidride carbonica nella formazione della diossina. Le diossine (PCDDs, PCDFs, e I PCB coplanari) formate nei gas di scarico dell’inceneritore a grandezza ridotta dove i rifiuti bruciavano sono state analizzate mediante la gas cromatografia e la spettrometria. La formazione dei PCDF totali era più alta di quella contenuta in tutti i campioni. I PCDFs comprendeva il 70%-90% del totale della diossina formata.  Il contenuto dei PCDFs totali andava dai 0.78 ng/g (giornali) ai 8,490 ng/g (PVC bruciato con alta concentrazione di ossido di carbonio) mentre il contenuto dei PCDD totali andava dai 0.02 ng/g (giornali) ai 430 ng/g (PVC).

I PCB coplanari sono stati rinvenuti al livello più basso delle diossine formate.  La loro formazione andava dai 0 ng/g (giornali) ai 77.6 ng/g (PVC).  è ovvio che i campioni, sia che contenessero cloridi organici che inorganici, producevano più diossine che il campione senza cloridi, quando inceneriti nelle stesse medesime condizioni. Non è chiaro come i cloridi inorganici ed organici contribuiscano in maniera diversa alla formazione della diossina. Fra i metalli esaminati, il rame sembra avere la più alta attività riguardo la formazione della diossina rispetto ad altri materiali. Esso agisce non solo come un catalizzatore ma anche come un trasmettitore di clorina eterogenea. I valori della quantità di tossicità equivalente (TEQ) correlano con le percentuali di clorina contenuta nei campioni e con le percentuali di diossina che si formava dai gas di scarico dall’inceneritore. Quando lo stesso campione veniva incenerito a differenti temperature però esso bruciava a minori temperature mostrando una TEQ più alta di quanto avveniva quando il campione bruciava a temperature più elevate. I campioni che non contenevano clorina e che non venivano combusti con clorina mostravano una bassa TEQ. Per contro, campioni con un alto contenuto di clorina, come il PVC  (51,3%), mostravano una alta TEQ. Le temperature di combustione possono giocare un ruolo importante nella formazione di diossina nei gas di scarico proveniente dall’incenerimento di materiali provenienti da rifiuti. Ciononostante, non sono state riscontrate relazioni significative fra la formazione della diossina e le temperature delle camere di combustione, ed è ovvio che la formazione della diossina avvenga a temperature superiori ai 450°C e che si riduca significativamente a temperature superiori agli 850°C.  La reazione che avviene in un inceneritore è estremamente complessa  e ci sono molti fattori che contribuiscono ed influenzano questa formazione, quindi è possibile ipotizzare, in merito ai nostri esperimenti ed a quelli della chimica classica, che ci siano meccanismi di formazione delle diossine da gas di scarico e da reazioni che si producono negli inceneritori in maniera complessa ed eterogenea.  Sono quindi necessari ulteriori studi sui fattori che influenzano la formazione della diossina anche per ridurre  le vie che portano alla loro formazione  negli inceneritori cittadini.

Takayuki Shibamoto,
Akio Yasuhara, Takeo Katami
Department of Environmental Toxicology, University of California, Davis, CA 95616, USA