Questo studio, che si inquadra nelle attività di Ricerca di Sistema, si propone di individuare e valutare processi innovativi fondati sull’uso di energia elettrica, che meritano attenzione sia per la loro superiore efficienza, sia per la capacità di contribuire a ridurre l’impatto ambientale Il presente Rapporto esamina in particolare lo stato dell’arte del processo di vetrificazione, come soluzione per trasformare i rifiuti in prodotti vetrosi inerti e pertanto compatibili con l’ambiente. Questo processo, che ha raggiunto la piena maturità industriale per il settore nucleare, comincia ad affermarsi anche per l’inertizzazione dei rifiuti convenzionali. Rispetto ad altri trattamenti, presenta infatti una serie di vantaggi: è versatile perché adatto ad un ampia gamma di rifiuti inorganici o con contenuto organico, tossici e non, sotto forma di soluzioni, fanghi, polveri, solidi secchi; costituisce una soluzione permanente per la eccezionale durevolezza dei prodotti vetrosi, legata alla loro resistenza al rilascio; consente sensibili riduzioni di volume; risponde alle direttive della Comunità Europea, che richiedono di ridurre la pericolosità dei rifiuti e lo smaltimento finale attraverso attività di reimpiego e di riciclaggio. Un significativo numero di compagnie sta adottando questo approccio, benché ancora relativamente giovane. In oltre una decina di impianti con capacità produttiva fra 20 ed oltre 100 t/giorno, soprattutto negli USA e in Francia vengono trattati oltre 250 mila t/anno di rifiuti, in particolare residui dell’industria metallurgica, ceneri e scorie di combustori di RSU, materiali contenenti amianto e scarti di apparecchiature elettroniche. Sono inoltre attivi impianti trasportabili e per l’inertizzazione in-situ di terreni contaminati. La fattibilità di questo processo è’ stata inoltre dimostrata in laboratorio per gli RSU, i fanghi portuali, quelli derivanti dagli impianti di depurazione e per le ceneri delle centrali termoelettriche. La trasformazione dei rifiuti in materiali vetrosi o vetro-ceramici fornisce l’opportunità per la produzione, perfino dai rifiuti tossico-nocivi, di prodotti con un certo valore commerciale come materiali da costruzione o altri usi industriali. La tecnologia di vetrificazione in forni fusori ad arco sommerso, mutuata dall’industria vetraria e affermata nel campo nucleare, è quella oggi più largamente utilizzata anche per la vetrificazione dei rifiuti convenzionali. Rispetto a quest’ultima, quelle più innovative a induzione o mediante torcia al plasma sono svantaggiate da maggiori consumi energetici e costi di investimento più elevati; pertanto esse sono adottate solo per impianti di piccola capacità ed in casi particolari, spesso con scopi dimostrativi. La vetrificazione dei rifiuti, anche se non differisce in termini concettuali dalla produzione dei vetri commerciali, presenta tuttavia delle significative specificità legate alla forte variabilità delle tipologie dei residui da trattare. In particolare, la possibile presenza di materiali organici, metalli fondibili e volatili, ossidi di elementi di transizione, solfati ed altri sali, determina le formulazioni della miscela

vetrificabile e quindi del prodotto finale, cosiccome le condizioni operative e le caratteristiche progettuali degli impianti ad arco sommerso. Questi ultimi, per realizzare condizioni ottimali di efficienza e affidabilità, devono operare in continuo con una capacità produttiva sufficientemente elevata. E’ inoltre necessario prevedere un buon livello di automazione e di controllo dei parametri di esercizio, riducendo al minimo il numero delle fermate. I consumi effettivi di energia elettrica del processo di vetrificazione con forni ad arco sommerso di larghe capacità, sono valutabili fra 0,24 e 1,2 kWh/kg di prodotto finale a seconda del contenuto organico dei rifiuti e per temperature di fusione di 1100-1400 °C. Valori più elevati fino a 3,5 kWh/kg sono richiesti per la vetrificazione di terreni a temperature fra 1500 e 2000 °C. La fattibilità economica della vetrificazione appare fortemente condizionata oltre che dalle dimensioni, anche dalla localizzazione dell’impianto rispetto ai bacini di utenza per minimizzare i costi di trasporto e dalla possibilità di inertizzare più rifiuti opportunamente miscelati. I costi del trattamento crescono molto rapidamente per capacità produttive inferiori alle 100 t/giorno. Per impianti di queste dimensioni si stimano costi globali variabili fra 100 e 330 L/kg di materiale prodotto, ovvero, tenuto conto del carico del 60-90% di rifiuto nel prodotto vetroso, fra 140 e 490 L/kg di rifiuto trattato. La possibilità di riciclare i materiali vetrosi in manufatti utili con un valore commerciale di 100-300 L/kg rappresenta dunque la strategia ottimale, per ora limitata a pochi casi esemplari, per rendere competitivo il trattamento di inertizzazione, anche per i residui che, con le attuali pratiche meno ecocompatibili, presentano bassi costi di smaltimento. In linea di tendenza, la vetrificazione potrà imporsi per ragioni anche di convenienza economica per i rifiuti attualmente più onerosi, soprattutto qualora essa venga riconosciuta, per le sue caratteristiche tecniche uniche, tecnologia privilegiata, come già per il settore nucleare, per dare una soluzione definitiva allo smaltimento di particolari residui pericolosi.