Tecnologia per la stabilizzazione aerobica e la maturazione accelerata del materiale organico. Rev. 11/2014

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1 Tecnologia per la stabilizzazione aerobica e la maturazione accelerata del materiale organico Rev. 11/2014

2 AmbiSystem la rivoluzione delle biomasse AmbiSystem è una tecnologia ideata, sviluppata e brevettata da Ambientalia per la stabilizzazione aerobica del materiale organico e per la maturazione accelerata del compost. La parte organica del rifiuto viene preventivamente trattata miscelando miscelandola con materiale strutturante, se il materiale da stabilizzare è umido da raccolta differenziata o fanghi, oppure tal quale se è un sottovaglio che proviene da separazione meccanica. Vista dell impianto ambisystem con sistema di aspirazione aria e biofiltro Il prodotto così preparato viene introdotto in un contenitore tubolare in polietilene (bio-tunnel) tunnel) tramite l apposita macchina insaccatrice ambipress. Grazie alla struttura chiusa e modulare dei bio bio-tunnel, è possibile effettuare la stabilizzazione del materiale direttamente all aperto su di una platea impermeabilizzata o sulla la copertura finale di discariche esaurite opportunamente preparata. Il rivoluzionario sistema a parziale ricircolo dell aria, sia in ingresso che in uscita dalla biomassa, evita la fuoriuscita di particelle odorigene, di gas e di vapori che vengono automaticamente ticamente ripresi ed immessi nella massa in stabilizzazione senza creare problemi ambientali. Il bio-tunnel, tunnel, in polietilene, ha la funzione di contenere in un involucro a chiusura la biomassa ed il percolato. I gas che si formano durante il processo di biostabilizzazione stabilizzazione vengono in parte reimmessi all interno ed in parte filtrati dall esclusivo sistema di teli Adsorbeco che trattengono la minima parte di gas e di sostanze maleodoranti non aspirate. Scrubber per la purificazione dell aria prima del biofiltro

3 Il processo si svolge direttamente all aperto, senza causare problemi di impatto ambientale, né dispersione dei rifiuti causata dal vento, né perdite incontrollate di percolato. La stabilizzazione del rifiuto avviene tramite aerazione forzata. Un ventilatore insuffla aria lungo tutta la lunghezza del bio--tunnel tramite delle tubazioni forate inserite automaticamente durante la fase di riempimento. La pala carica l ambipress con i rifiuti I bio-tunnel hanno nno di media un diametro di 3,0 metri e lunghezza variabile. Il limite massimo del peso di materiale caricato per metro lineare dipende dal tipo di materiale e dall umidità in esso contenuta. L avanzamento frontale ed il limitato ingombro della macchina ambipress, ambipress, consentono facili operazioni di manovra in qualunque area si vogliano posare i bio-tunnel. "AmbiControl", il software di gestione e controllo, elabora i dati immessi e dà inizio al processo aerobico che provoca un aumento controllato della temperatura all interno del bio-tunnel. ambipress procede velocemente all inserimento dei rifiuti dentro al bio-tunnel

4 Descrizione del processo di compostaggio Con il termine compostaggio viene definito il processo di ossidazione biologica controllata della sostanza organica dei residui animali e vegetali, attraverso il quale si ha produzione di materiali a catena molecolare più semplice, più stabili, igienizzati, ricchi di composti umidi, utili in definitiva, alla concimazione delle colture agrarie e al ripristino della sostanza organica dei suoli. Il processo avviene per opera di diversi ceppi di d microrganismi operanti in ambiente aerobico: batteri, funghi, attinomiceti, alghe e protozoi, presenti naturalmente nelle biomasse organiche o artificialmente apportati con l eventuale materiale di inoculo. Il processo può essere sinteticamente descritto con la seguente reazione: materiale organico + O2 compost + CO2 + H2O + NO3- + SO4-- + calore Il bio-tunnel tunnel si sta riempiendo facendo avanzare l ambipress mentre altri carichi sopraggiungono Seppure impropriamente, il termine compostaggio viene anche comunemente usato, per il processo di stabilizzazione aerobica del materiale organico ottenuto perr selezione meccanica dai rifiuti solidi urbani RSU indifferenziati: le macchine e gli impianti sono essenzialmente gli stessi, ma varia l impostazione progettuale e soprattutto la qualità del materiale ottenuto.

5 In realtà, il ruolo del trattamento aerobico consiste nella stabilizzazione della sostanza organica, i cui obiettivi principali sono: ridurre i processi fermentativi anaerobici che creano problemi di emissioni maleodoranti; ridurre i volumi dei rifiuti da conferire in discarica. I materiali compostabili devono essere facilmente degradabili dai microrganismi tanto da garantire un processo efficiente. Tali materiali sono: scarti vegetali; rifiuti ad elevato contenuto di sostanza organica biodegradabile derivanti da attività produttive, commerciali e di servizio; temperatura compresa nell intervallo C. Se la temperatura supera il limite massimo di 70 C, l attività microbica diminuisce progressivamente, finché la maggior parte dei microrganismi che si trovano nella matrice organica muore e il processo di compostaggio si arresta. Le fasi del processo di compostaggio Durante le fasi di compostaggio e stabilizzazione aerobica, si possono individuare le seguenti fasi: Biossidazione Maturazione frazioni organiche provenienti da utenze domestiche; fanghi di depurazione urbani e agro-alimentari; deiezioni zootecniche. Decomposizione della sostanza organica (biossidazione) Durante il processo di compostaggio le popolazioni microbiche attive variano a seguito della variazione della temperatura della biomassa: nelle prime fasi del processo, che comportano una rapida metabolizzazione dei composti carboniosi più semplici, operano inizialmente i microrganismi psicrofili e mesofili, che hanno un optimum metabolico in intervalli di temperature rispettivamente pari a 0 30 C e C. Successivamente, a causa dell innalzamento della temperatura, conseguente ad una intensa attività metabolica, si ha una forte selezione tra le popolazioni batteriche a vantaggio delle specie termofile, che lavorano in condizioni ottimali ad una Il processo di compostaggio inizia subito con la destrutturazione della frazione organica più facilmente degradabile (carboidrati ed emicellulose: zuccheri, acidi organici, amminoacidi) ad opera dei microrganismi aerobici, con consumo di ossigeno e liberazione di biossido di carbonio e calore. La temperatura dei cumuli, grazie all energia generata dalle reazioni di ossidazione catalizzate dai microrganismi, aumenta progressivamente fino al raggiungimento del regime termofilo. Questa fase è nota come high rate phase e dura in genere tre o quattro settimane (i tempi possono variare a causa delle caratteristiche del substrato e della tecnica adottata). Il più rapido incremento della temperatura, fino a C, si ravvisa nelle 24-48

6 ore successive all allestimento del cumulo. Il calore deve essere adeguatamente dissipato perché un ulteriore aumento di temperatura potrebbe portare alla inattivazione della maggior parte dei microrganismi. L obiettivo principale del processo di compostaggio è quello di ottenere un prodotto stabilizzato, intendendo con questo aggettivo il raggiungimento della sua maturità biologica, che garantisca l assenza di impatti ambientali. Durante la fase di high rate, si verifica rifica quindi il fenomeno di igienizzazione, che avviene quando la biomassa si trova ad una temperatura superiore ai 55 C per almeno 72 ore. Questo processo ha l effetto di eliminare la maggior parte dei microrganismi patogeni, e quindi potenzialmente pericolosi colosi per la salute umana. La fase termofila ha anche grande importanza perché porta alla devitalizzazione dei semi delle piante infestanti eventualmente presenti nelle matrici di partenza. Affinché l attività della popolazione microbica aerobica non venga compromessa è indispensabile controllare la temperatura e mantenere costante l apporto di ossigeno alla biomassa; a questo scopo possono essere impiegate due tecniche, singolarmente o congiuntamente: congiuntament il rivoltamento dei cumuli e l aerazione forzata degli stessi. Il processo di compostaggio che avviene naturalmente è sempliceme semplicemente velocizzato dalla somministrazione di aria alla biomassa in condizioni ambientali e di processo monitorate e mantenute il più possibile ottimali. La biossidazione termina poi con il declino delle fermentazioni termofile. Maturazione Con la diminuzionee della temperatura può avvenire la maturazione, descrivibile come un processo mesofilo prolungato. Al termine di questa ultima fase, il materiale può considerarsi stabilizzato. Al termine del ciclo il compost è pronto e il bio-tunnel viene aperto

7 Parametri e indici dell evoluzione del processo I microrganismi hanno un ruolo fondamentale nella decomposizione della sostanza organica e vi è una relazione diretta tra la loro attività e l evoluzione del processo di compostaggio. L andamento e la velocità del processo sono, cioè, strettamente dipendenti dai fattori che influenzano le condizioni ottimali per la vita dei microrganismi operanti nelle diverse fasi del processo. I principali parametri che influenzano le condizioni di vita dei microrganismi e che quindi vengono normalmente controllati per verificare il corretto andamento del processo sono: la porosità del substrato; l umidità del materiale; il tenore di ossigeno; La temperatura è rilevata in continuo da sonde poste all interno di ogni biotunnel, che raccolgono dati trasmessi al sistema di gestione e controllo che può così modulare la portata d aria del ventilatore, allo scopo di mantenere le migliori condizioni operative del processo di bio stabilizzazione. Umidità Il controllo avviene mediante una sonda igrometrica digitale posta sulla ripresa dell aria in uscita dalla bio massa. Ossigeno Il controllo avviene tramite sonda digitale posta all interno della bio-massa in fermentazione. Il sistema, controllato dal software, permette di modulare la portata del ventilatore per mantenere la giusta quantità di ossigeno all interno del bio-tunnel e ridurre al minimo i consumi di corrente elettrica per il processo. la temperatura. Temperatura La temperatura è non solo il miglior indicatore del corretto avanzamento del processo di compostaggio, ma anche quello più facilmente monitorabile. Consumi Il consumo elettrico è mediamente di (1/10) un decimo se confrontato con un impianto di pari potenza di tipo tradizionale a bio celle.

8 Utilizzo dell ambisystem nel processo di compostaggio AmbiSystem è in grado di stabilizzare varie tipologie di rifiuti. Le sperimentazioni effettuate presso vari impianti hanno dimostrato il raggiungimento dei parametri prefissati. In particolare composti ricercati nelle emissioni attraverso il telo sono l ammoniaca (NH 3 ) e l idrogeno solforato (H 2 S). Si è inoltre verificata la stabilità del materiale durante il processo, analizzando il consumo di ossigeno per mezzo del metodo indice di respirazione dinamico. Risultati sperimentali Gli obiettivi principali delle sperimentazioni sono stati i seguenti: verificare che il processo di stabilizzazione che avviene nell ambisystem fosse omogeneo su tutta la lunghezza dell ambiotunnel; verificare che le emissioni all esterno dell'ambisystem avessero caratteristiche confrontabili con quelle di un impianto di compostaggio in buona efficienza. La sperimentazione è stata effettuata su diversi cumuli, in condizioni operative differenti. La durata della sperimentazione è stata di ventotto giorni, con indagini olfattometriche, chimiche e respirometriche settimanali. Per ogni cumulo sono stati raccolti un campione di gas all interno del cumulo (sotto il telo), e altri due campioni in due punti diversi lungo il biotunnel. I campioni sono stati analizzati mediante olfattometria dinamica. Indagini olfattometriche, effettuate secondo la Normativa Europea EN 13725:2003, hanno evidenziato che la concentrazione di odore emessa dai cumuli trattati con l'ambisystem decresce con il passare dei giorni nelle varie condizioni alle quali si è sottoposto l'ambisystem. Questo indica che la biomassa procede gradualmente verso una sempre maggiore stabilizzazione. L Indice di Respirazione Dinamico (Metodo All. D DGRV 568/05) ha dimostrato una perfetta stabilizzazione del materiale in grado di soddisfare i parametri di ammissibilità in discarica ai sensi del D.Lgs. 36/2003. I valori riscontrati infatti sono inferiori ai 1000mgO 2 /kg(sv) per ora. Il controllo dell ammoniaca NH 3, secondo il metodo UNICHEM , ha rilevato una concentrazione < 1,0 mg/nm 3 (ampiamente inferiore al limite massimo di < 5,0 mg/nm 3 richiesto per gli impianti di compostaggio). Il controllo del Solfuro di idrogeno H 2 S, secondo il metodo UNICHEM , ha rilevato una concentrazione < 0,5 mg/nm 3 (anche in questo caso ampiamente inferiore al limite massimo di < 5,0 mg/nm 3 richiesto per gli impianti di compostaggio).

9 I vantaggi dell ambisystem Processo I risultati ottenuti dalla sperimentazione hanno evidenziato una capacità del sistema di accelerare i tempi di stabilizzazione del rifiuto rispetto ai tradizionali metodi di biostabilizzazione. I tempi di stabilizzazione variano, in dipendenza della matrice, tra le tre e le quattro settimane. Questo comporta anche, rispetto ai sistemi tradizionali, la possibilità di trattare maggiori quantitativi nell arco dell anno produttivo. Durante la sperimentazione si è osservata una diminuzione del peso delle biomasse di circa il 30% di quello iniziale, a seguito della perdita di umidità e della stessa stabilizzazione. La differenza di peso è proporzionale alla frazione organica presente nel rifiuto in trattamento. Le fasi di processo sono monitorate in continuo dall ambicontrol che può modulare i cicli di lavoro, la portata dell aria e la temperatura all interno della biomassa, consentendo di mantenersi oltre i 55 C in modo da ottenere una perfetta igienizzazione del materiale trattato. L ambicontrol controlla automaticamente l immissione di aria esterna e quindi l umidità. La logistica e gli ingombri del sistema ambisystem consentono di effettuare il trattamento direttamente all aperto. La stabilizzazione delle biomasse con ambisystem non prevede la necessità di rivoltamento del cumulo, necessaria invece per i tradizionali processi. La struttura confinata dell'ambisystem impedisce la proliferazione di insetti, ratti ecc., problema molto sentito in questo tipo di attività industriali. Emissioni Il sacco di contenimento in polietilene ha dimostrato un ottimo contenimento delle fuoriuscite di percolato che si forma all interno. Per contenere le emissioni è stato realizzato un sistema a parziale ricircolo dei vapori in uscita. Questo sistema ha permesso di abbattere le emissioni in atmosfera fino al 95% in tutte le fasi del processo. I valori di concentrazione di odore emessi in atmosfera sono al di sotto dei limiti prescritti per gli impianti di compostaggio. Componenti di ambisystem ambipress Si tratta di una macchina insaccatrice semovente composta da una speciale campana porta sacco tubolare per l insaccamento del materiale da stabilizzare e compostare e da un particolare sistema porta rulli. Lo speciale attacco della campana a sganciamento rapido permette di utilizzare un'unica macchina insaccatrice e più campane per poter trattare in un'unica area più tipi di materiali.

10 Box tecnologico Ogni bio-tunnel ha un controllo indipendente e può eseguire processi diversi con tempi e soglie specifiche Dispositivo comprendente il supporto per il sacco tubulare e un sistema per arrotolare e srotolare i teli in carbone. Oltre al sistema di ventilazione e deumidificazione, sono previste le sonde per rilevare i principali parametri di processo temperatura, ossigeno ed umidità. ambicontrol Si tratta di un software di gestione e controllo del sistema che rileva, relaziona e modula i vari parametri in campo. Esso ha inoltre le funzioni di sorvegliare il processo e di raggiungere il miglior risultato operativo nel minor tempo possibile. Registra gli eventi di tutto il processo e ricostruisce a livello temporale le operazioni svolte. La registrazione delle medie orarie è costituita da un analisi di oltre 3000 campioni. Un sistema di telecontrollo permette una continua supervisione da parte del responsabile dell impianto. Il quadro sinottico consente il controllo istantaneo dei dati monitorati istantaneamente e la media dell ora precedente. Un grafico in tempo reale permette la visualizzazione della temperatura e dell'ossigeno. Layout di ambicontrol software di supervisione e controllo

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