Monitoraggio emissioni atmosferiche di mercurio a prova di compliance

Nell'ambito dell'obiettivo generale di ridurre l'impatto ambientale, gli inceneritori di rifiuti devono rispettare valori limite di emissione atmosferica sempre più bassi e misurare continuamente un numero sempre maggiore di sostanze. Recentemente, nel 2019, è stato pubblicato un nuovo documento di riferimento europeo per il settore dell'incenerimento dei rifiuti. Entro la fine del 2023, tutti gli inceneritori dovranno rispettare dei nuovi valori limite di emissione atmosferica e misurare continuamente le emissioni di mercurio nei fumi. Il Syndicat Mixte de Valorisation des Déchets des Pays de Rance et de la Baie (SMPRB) e IDEX environnement non hanno atteso questa scadenza per rendere conforme il centro di recupero energetico di TADEN. Infatti, la soluzione chiavi in mano di SICK per la misurazione del mercurio fornita da SICK France è operativa dall'inizio del 2022.

At the energy recovery plant located in Taden, France, a turnkey solution for mercury measurement from SICK has been in operation since the beginning of 2022.

Riduzione delle emissioni e monitoraggio continuo: una sfida per i gestori degli inceneritori

Il centro di recupero energetico dell'incenerimento per i rifiuti domestici TADEN viene gestito da IDEX Environnement dal 1998. Due forni, ciascuno con una capacità di 7 tonnellate all'ora inceneriscono, senza interruzioni, i rifiuti domestici. Grazie all'energia termica prodotta, ogni anno vengono generati 45.000 MWh di elettricità. Per soddisfare i requisiti vigenti in materia, il trattamento dei gas di combustione è stato rinnovato nel 2005 e nel 2012.

I gas in uscita dalla caldaia vengono convogliati in un filtro a maniche, per poi passare attraverso uno scrubber a due stadi. Il primo stadio, acido, è progettato per catturare l’acido cloridrico, l’acido fluoridrico e i metalli pesanti. Il secondo stadio, basico, è progettato per catturare l'anidride solforosa. Dopo questo trattamento, i gas passano attraverso un catalizzatore per il trattamento degli ossidi di azoto, delle diossine e dei furani prima di essere scaricati nel camino.

Il nuovo decreto del 12 gennaio 2021, che entrerà in vigore il 3 dicembre 2023 per gli impianti già esistenti, impone in particolare nuovi limiti di emissione giornalieri e la misurazione continua delle emissioni di mercurio nell'aria. Questi requisiti aggiuntivi rappresentano delle nuove sfide per questo tipo di impianti industriali. È necessario migliorare le prestazioni del trattamento dei fumi o rinnovarlo o modificarlo, ed eventualmente dotare l'impianto di nuovi sistemi di monitoraggio, limitando al contempo l'impatto sui costi operativi.

Le normative francesi sull'incenerimento sono molto severe per quanto riguarda il monitoraggio delle emissioni atmosferiche e, in caso le misurazioni delle emissioni non siano disponibili, l'incenerimento dei rifiuti deve essere interrotto dopo poche ore. Queste apparecchiature devono quindi essere efficienti e affidabili, oltre a essere sottoposte a una rigorosa supervisione.

Impianti di incenerimento nel sito

Un caso speciale di misurazione continua del mercurio

Il mercurio è una sostanza particolarmente tossica per gli esseri viventi anche a basse concentrazioni. Sebbene il suo impiego sia stato fortemente regolamentato e limitato negli ultimi decenni, delle piccolissime quantità sono ancora presenti nei rifiuti domestici. Il mercurio presente nei rifiuti in forma metallica si trasforma in gas dopo la combustione nel forno. Parte di questo mercurio viene poi catturato dal trattamento dei gas di combustione dell'impianto, ma le concentrazioni residue vengono emesse dal camino. In precedenza, queste concentrazioni erano limitate a 50 µg/Nm³, e veniva effettuato un controllo periodico a cadenze stabilite obbligatorio durante una misurazione a campione da parte di un organismo di controllo autorizzato.

Il nuovo regolamento richiede ora che non venga superata la media giornaliera di 20 µg/Nm³ e che la concentrazione di mercurio nei fumi venga misurata in continuo con un analizzatore certificato secondo gli standard europei. Secondo la nuova ordinanza, questa misurazione del mercurio non deve essere indisponibile per più di 500 ore all'anno.

Questo costituisce una sfida per gli operatori per diverse ragioni, tra cui:

I valori limite sono molto bassi, pochi µg/m³. Le altre sostanze inquinanti misurate in continuo, come HCL, SO₂ NO_x sono in concentrazioni 1000 volte più elevate (mg/m³).
Il comportamento del mercurio gassoso in un impianto di incenerimento è complesso. Combinandosi con altri composti chimici, viene assorbito e desorbito da determinati materiali.
Il contenuto di mercurio dei rifiuti è molto variabile, quindi le concentrazioni appaiono spesso sotto forma di picchi che diminuiscono poi gradualmente.
Finora sono state effettuate solo delle misurazioni a campione.

Unità di campionamento gas SFU

Scegliere una misurazione rapida, efficiente e affidabile per un funzionamento ottimale dell'impianto

Per essere pronti prima della scadenza normativa, il proprietario dell’impanto (SMPRB) e IDEX Environnement hanno deciso d'installare nel breve una soluzione per la misurazione continua del mercurio al camino per le due linee d'incenerimento. Le misurazioni effettuate nei prossimi mesi saranno determinanti per valutare se l'attuale trattamento dei fumi soddisfa i requisiti di scarico.

La scelta dell'analizzatore di mercurio è stata quindi fondamentale per questo scopo. La conformità agli standard europei per i sistemi di misura in continuo era ovviamente essenziale, ma le prestazioni, l'affidabilità, la robustezza e la disponibilità delle misurazioni erano altrettanto importanti. SICK ha soddisfatto tutti questi criteri con il MERCEM300Z. Afferma Jurgen Poli, direttore dell'impianto di IDEX environnement: "Dopo aver analizzato i diversi modelli di analizzatori disponibili sul mercato, la soluzione SICK con il suo MERCEM300Z è sembrata essere quella che meglio rispondeva alle aspettative che avevamo per il nostro sito. Ci ha convinto in particolare la tecnologia semplice e collaudata, con una manutenzione ridotta e un’elevata fruibilità. Anche il fatto che l'apparecchiatura abbia già la certificazione TÜV è stato un fattore determinante nella nostra scelta."

Unità di analisi MERCEM300Z

Il MERCEM300Z è in produzione dal 2011 e ha dimostrato la sua affidabilità e robustezza attraverso le numerose installazioni in inceneritori e cementifici in Germania. La sua tecnologia unica e brevettata costituisce un altro grande vantaggio: i requisiti di manutenzione sono ridotti. L'unità di analisi è integrata in un armadio climatizzato o ventilato, e tutti i componenti sono facilmente accessibili per la manutenzione. Un calibratore automatico integrato e certificato riduce inoltre gli intervalli e i tempi di manutenzione.

Analizzatori di gas

Misurazione del mercurio avanzata nei fumi

MERCEM300Z

Adattamento ai vincoli dell'installazione limitando i costi

L'installazione di nuove apparecchiature in un impianto esistente non è sempre facile. È necessario offrire una soluzione sostenibile, di facile accesso per le operazioni e ottimizzata, che non interrompa il funzionamento dell'inceneritore. Sottolinea Poli: "Le nostre specifiche richiedevano una soluzione chiavi in mano: installazione meccanica ed elettrica, fornitura di analizzatori, messa in servizio. In particolare, volevamo mantenere la configurazione precedente concentrando tutti gli analizzatori, del sito, nello stesso locale per un funzionamento ottimale. SICK ha ampliato lo shelter e installato il MERCEM300Zs, tutto senza interrompere il funzionamento degli analizzatori esistenti. Il risultato è molto soddisfacente, soprattutto perché i tecnici dispongono di maggiore spazio per la manutenzione."

The new protective enclosure (left) was able to be installed next to the existing protective enclosure.

Installazione del nuovo involucro protettivo (a sinistra) accanto all'involucro protettivo esistente.

Disponibilità, cooperazione e controllo dell'appaltatore: il segreto del successo del progetto

Una volta accettata la soluzione proposta, i team di progetto SICK hanno preso in mano la situazione. Sono state pianificate delle riunioni periodiche tra IDEX Environnement, SICK e il suo subappaltatore per la parte di installazione/cablaggio.

SICK extended the existing protective enclosure and installed the MERCEM300Z without interrupting the operation of the analyzers already present.

Eric GIRARD, assistente del direttore e responsabile del follow-up del sito di IDEX environnement, dice: “Abbiamo particolarmente apprezzato la gestione del progetto da parte di SICK: siamo stati regolarmente informati sullo stato di avanzamento dei lavori, la tabella di marcia è stata rispettata e le risposte sono state chiare ed esaustive. Il lavoro è stato preparato e svolto coordinandosi in maniera ottimale con le squadre operative e nel rispetto delle norme di sicurezza."

Video: Sensor solutions from SICK for the waste and recycling industry

Gli analizzatori SICK per la misurazione continua del mercurio sono operativi dal 4 marzo 2022. A fine aprile, un organismo di controllo autorizzato ha effettuato dei test di misurazione comparativi per convalidare la corretta installazione e la qualità di misurazione degli analizzatori, così come richiesto dalle normative. Il rapporto ha concluso che erano pienamente conformi e che i valori di concentrazione di mercurio ottenuti con il metodo di riferimento sono molto vicini alle misurazioni di MERCEM300Z, confermando la sua straordinaria precisione.

Questa misurazione continua delle emissioni di mercurio deve ora soddisfare i requisiti di disponibilità definiti dalla normativa. SICK offre soluzioni di assistenza innovative per rispondere anche a questa esigenza:

monitoraggio remoto e permanente dello stato dell'analizzatore che consente il monitoraggio preventivo dell'apparecchiatura e una migliore reattività in caso di deriva
manutenzione remota sicura per interventi correttivi dei nostri esperti, in caso di necessità
garanzia d'intervento in loco di un esperto SICK, se necessario
intervento annuale di manutenzione preventiva in loco

Grazie alla sua organizzazione di assistenza, alla presenza dei suoi team su tutto il territorio nazionale e all'offerta di assistenza da remoto, SICK garantisce a IDEX environnement la massima disponibilità e la conformità ai requisiti normativi.