Waste to Energy: introduzione Prof. L.Tognotti Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale

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1 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica/ Ingegneria Energetica Anno Accademico Formazione e Controllo di Inquinanti nella Combustione Impianti di trattamento effluenti Waste to Energy: introduzione Prof. L.Tognotti Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale

2 Indice Il contesto e le problematiche Il combustibile «Rifiuti» Le tecnologie e gli impianti La Normativa Il controllo delle emissioni ed il monitoraggio

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4 La termoutilizzazione dei rifiuti Introduzione: motivazioni sterilizzazione riduzione volume (10-30 volte) inertizzazione dei residui a discarica recupero di energia riduzione impatto del ciclo di vita (sostituzione centrali termoelettriche) L'importanza del recupero di energia é andata via via aumentando con l'aumento del Potere Calorifico del rifiuto: dalle kcal/kg di inizio 900 si è arrivati oggi a kcal/kgrur

5 5 La situazione europea Nei paesi dove il WtE è più utilizzato, sono elevate le percentuali di recupero di materia e compostaggio e minime le percentuali di ricorso alle discariche

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9 Impianti TMB: flussi in IN-OUT

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12 Bilancio materiale 12/tot

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14 Bilancio ambientale 14/tot

15 La combustione dei rifiuti: bilancio materia e di energia In un moderno termoutilizzatore, la combustione di 1 kg di RUR genera circa: 0,180 kg di scorie deferrizzate riutilizzabili 0,080 kg di polveri inertizzate da smaltire in discarica 7 kg di prodotti di combustione (fumi), di cui: 6,999 kg di CO2 + H2O + O2 + N2 0,001 kg di inquinanti (NOx, CO, SOx, HCl, etc.)(*) 0, kg di polveri kilocalorie (*) per l'impianto Silla 2 di Milano, gli inquinanti sono circa 0,0004 kg per kg di RUR (0,4 g/kgrur), le polveri meno di 0, kg per kg di RUR (0,001 g/kgrur) In assenza di trattamento dei fumi, gli inquinanti sarebbero g/kgrur, le polveri g/kgrur Per un grande impianto, dalle 2400 kcal si producono 0,8 kwhel

16 Altre opzioni

17 Il combustibile «Rifiuti»

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26 Confronti con combustibili fossili

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28 L impiego di combustibili derivati da rifiuti Con l entrata in vigore del IV correttivo al DLgs n. 152 del 2006 (DLgs. n. 205 del 2010) la duplice definizione di combustibile da rifiuti (CDR e CDR-Q) di cui alle lettere r) ed s) dell articolo 183, comma 1, è stata sostituita dalla lettera cc) dell articolo 183, comma 1, in combustibile solido secondario (CSS) definito come il combustibile solido prodotto da rifiuti che rispetta le caratteristiche di classificazione e di specificazione individuate delle norme tecniche UNI CEN/TS e successive modifiche ed integrazioni; fatta salva l applicazione dell articolo 184-ter, il combustibile solido secondario, e classificato come rifiuto speciale. Il sistema di classificazione europeo messo a punto dal CEN (Comité Europèen de Normalisation) è molto più semplificato rispetto a quanto previsto dalla norma tecnica UNI che stabiliva le caratteristiche minimali del CDR e del CDR-Q a livello nazionale.

29 L impiego di combustibili derivati da rifiuti In particolare la norma UNI CEN/TS prevede uno schema basato su tre soli parametri che fanno riferimento alle principali proprietà del CSS: un parametro economico (potere calorifico inferiore, PCI), un parametro tecnico (contenuto di cloro) e un parametro ambientale (contenuto di mercurio). Tali parametri sono stati scelti per consentire agli stakeholders di avere un quadro immediato e semplificato della tipologia del combustibile in questione. Attualmente è in corso da parte del Comitato termotecnico Italiano (CTI), ente di normazione tecnica federato all UNI, la revisione della UNI con l obiettivo di allinearla alla norma europea UNI CEN/TS e successive modifiche ed integrazioni, al fine di fornire dei principi chiari e non ambigui di classificazione e specificazione per i combustibili solidi secondari (CSS). Ai fini del presente regolamento, è da classificare Css-Combustibile esclusivamente il combustibile solido secondario (Css) con Pci e Cl come definito dalle classi 1, 2, 3 e relative combinazioni, e per quanto riguarda l'hg -come definito dalle classi 1 e 2, elencati nella Tabella 1, riferite a ciascun sottolotto. Per i parametri chimico-fisici, elencati nella Tabella 2, sono definiti i valori di specificazione previsti nell'allegato A, Parte 1 della norma Uni En 15359, espressi come media/mediana dei singoli parametri.

30 Il CDR/ CSS Il combustibile derivato dai rifiuti

31 Produzione di CDR (1)

32 Produzione di CDR (2)

33 Trattamento rifiuti: bilanci ambientali

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35 LE FILIERE DELL INCENERIMENTO CLASSICO Il rifiuto, a valle della RD, presenta caratteristiche fisiche e chimiche molto eterogenee, con presenza di frazioni combustibili e non. Si pone quindi il problema di quanto preparare il rifiuto indifferenziato per la sua termovalorizzazione, mediante separazioni e trattamenti, allo scopo di ottimizzare il processo e minimizzare l impatto ambientale (CDR) Studi LCA, sulla base di bilanci energetici, economici ed ambientali, hanno posto l attenzione sulle seguenti quattro filiere (Politecnico MI, ): 1. Incenerimento dei rifiuti indifferenziati tal quale: nessun pretrattamento 2. Pretrattamento a bocca dell impianto di termoutilizzazione (separazione grossolana secco-umido): CDR povero 3. Produzione di CDR con biostabilizzazione a monte della selezione meccanica: CDR secco-umido 4. Produzione del CDR con biostabilizzazione a valle della selezione meccanica: CDR secco/ CSS

36 LE FILIERE : CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE La filiera 1 (tal quale), in particolare, si conferma come la soluzione che comporta complessivamente i maggiori benefici. Non si effettua nessun trattamento sul rifiuto e quindi non sono necessarie risorse aggiuntive (energia). Viene valorizzata tutta la frazione combustibile contenuta nel rifiuto. La taglia dell impianto deve essere tale da poter trattare tutto il rifiuto e quindi di dimensioni maggiori rispetto ad un impianto che incenerisce solamente la frazione combustibile Le filiere 3 e 4, che prevedono la produzione di CDR e il suo utilizzo in impianti dedicati (CDR di qualità, con specifiche a norma di legge), comportano costi ed impatti complessivi superiori a quelli stimati per le filiere 1 e 2 che trattano rispettivamente il rifiuto come proveniente dalla raccolta differenziata o dopo il trattamento a bocca di forno

37 I problemi del combustibile rifiuto 1) Potere calorifico modesto per cui, a parità di potenza: grandi portate grande consumo ausiliari grandi dimensioni grandi costi di investimento 2) Contenuto di elementi che possono dar luogo a composti tossici e corrosivi (Cl, F, Br, metalli, etc.): impatto ambientale prestazioni inferiori a quelle ottenibili con combustibili fossili 3) Composizione (e caratteristiche fisiche) dei rifiuti pressoché incontrollabili indispensabile massima flessibilità degli impianti di trattamento 4) Taglia di impianto molto inferiore a quella tipica di un impianto a combustibile fossile prestazioni modeste e costi elevati