• Articolo Cape Canaveral, 5 novembre 2007
  • La NASA ha inventato la torcia al plasma

    Smaltire i rifiuti con la torcia al plasma

  • Dalla NASA l’innovativa tecnologia della torcia al plasma, finalizzata al recupero di materiale ed energia, grazie ad un processo di gassificazione e vetrificazione delle materie organiche ed inorganiche. L’ostacolo più grande? I suoi costi, che sono ancora molto elevati

La parola rifiuti ha sempre identificato due aspetti tra loro fortemente contrapposti, ovvero quello del “problema” e quello della “risorsa”.
La gestione integrata dei rifiuti solidi urbani, assimilati ed industriali, si presenta come la metodologia più corretta per il loro smaltimento, e per il recupero di materia ed energia che ben si armonizza con la necessità, sempre più sentita da parte degli amministratori pubblici e degli operatori del settore, di ridurre al minimo, o eliminare, l’impatto sull’ambiente prodotto dalle attività umane, attraverso raccolta e smaltimento dei rifiuti in termini di risorsa.

Dalla raccolta dei rifiuti in forme diverse (differenziata, non differenziata, porta a porta o collettiva, ecc.), al recupero di materia ed energia, la gestione integrata utilizza diverse tecnologie ormai da tempo adottate sia in Italia che negli altri paesi tecnologicamente avanzati: compostaggio, raccolta differenziata di plastiche, carta e vetro, oltre al recupero energetico del residuo indifferenziato mediante incenerimento con tecniche basate sui principi di combustione.

Negli ultimi tempi si stanno sviluppando impianti di recupero di materia ed energia dai rifiuti basati sul processo di gassificazione e vetrificazione di materiali organici e inorganici, mediante la tecnologia della Torcia al Plasma.
Questo tipo di tecnologia è stata sviluppata, in seguito alle ricerche effettuate presso la NASA per rispondere alle esigenze di sviluppo di materiali in grado di resistere alle altissime temperature generate dall’attrito dell’aria, durante il rientro di capsule spaziali nell’atmosfera terrestre.

Il plasma generato dalle torce è costituito da gas ionizzato ad altissima temperatura (da 7.000 a 13.000°C, a seconda del tipo di torcia utilizzato) ed ha la caratteristica di apportare una grande densità di energia, con massa molto ridotta, costituita dal flusso di gas (aria nel caso di applicazione sui rifiuti) che veicola l’energia dell’arco elettrico all’esterno della torcia. Sottoponendo elementi organici ed inorganici all’azione della torcia, date le elevate temperature e l’elevato trasferimento di energia, le molecole organiche si decompongono, mentre i materiali inorganici vengono fusi. Immettendo vapore si genera un gas di sintesi la cui composizione risulta essere molto simile a quella prodotta nei gasogeni a carbone (il cosiddetto “gas d’acqua”), il cui utilizzo come gas da cucina era molto diffuso prima dell’avvento del metano.

L’applicazione della Torcia al Plasma sui rifiuti permette di generare una “zona” di reazione ove la temperatura è compresa tra i 3.000 ed i 4.000°C. In tale zona i rifiuti organici si decompongono: il carbonio è libero di reagire con l’ossigeno, immesso direttamente nella zona di reazione, formando un gas di sintesi essenzialmente composto da ossido di carbonio ed idrogeno molecolare.
Nei processi chimici legati alle varie fasi, non si hanno emissioni di gas tossici, quali diossine, furani e SVOCs (Composti Organici Volatili Semilavorati), non si ha produzione di scorie e ceneri di fondo contenenti materiali incombusti e metalli pesanti, e non vengono prodotte ceneri volanti contenenti metalli pesanti (cadmio, mercurio, piombo, ecc).
I principali prodotti generati dal processo sono:
• Gas di sintesi: tutti gli elementi organici contenuti nei RSU (Rifiuti Solidi Urbani) si trasformano in gas di sintesi, essenzialmente composti da idrogeno (~53%) e da monossido di carbonio (~33%), con qualche percentuale di azoto molecolare, biossido di carbonio e metano (utilizzato per produrre energia elettrica).
• Materiale di tipo lavico: gli elementi inorganici vengono fusi e trasformati in una roccia di tipo vulcanico, una specie di lava totalmente inerte e non tossica, a bassissima viscosità, nella cui matrice vetrosa sono inglobati e totalmente inertizzati i metalli pesanti. Il materiale di sintesi ottenuto è utilizzabile come materiale da costruzione (es. massicciate stradali, conglomerato cementizio, materiale di riempimento ecc.). Le caratteristiche peculiari di questi impianti, che potrebbe portarli in futuro ad essere una realtà consolidata su larga scala, sono da ricercarsi sul rispetto per l’ambiente, sulla flessibilità nell’accettare insieme, o separatamente, diversi tipi di rifiuti, da quelli ospedalieri al C.D.R. (combustibile derivato dai rifiuti), da quelli pericolosi, sia liquidi che solidi, a quelli industriali. Una ulteriore caratteristica positiva di questo tipo di impianti è il loro essere modulabili, caratteristica che li porta, a differenza degli inceneritori tradizionali, a lavorare dal 30% al 100% della loro potenza nominale, assicurando in tal modo al gestore la possibilità di smaltire senza difficoltà eventuali variazioni stagionali nel flusso dei rifiuti.
Ad oggi, nonostante gli studi più recenti sulle torce al plasma risalgano a qualche anno fa, gli impianti operativi presenti nel mondo sono individuati in poche unità, distribuite tra l’Inghilterra, il Giappone e gli Stati Uniti. Probabilmente l’altissimo livello tecnologico dell’impianto, unitamente agli alti costi di realizzazione e di gestione, hanno frenato l’entusiasmo iniziale degli amministratori sulla fattibilità di un intervento simile. Forse, un’analisi più attendibile e sicura sui costi legati allo smaltimento dei rifiuti con impianti al plasma, sarà possibile solo quando si stabiliranno regole certe sullo smaltimento, sul controllo e sui recapiti finali, soprattutto di rifiuti speciali e pericolosi, la cui trasformazione trova, in questo tipo di impianti, una vera competitività del trattamento.