Applicazione dell LCA ai servizi di. fine vita. Adriana Del Borghi. Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Genova

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1 DICheP - Università di Genova Applicazione dell LCA ai servizi di Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Genova fine vita Adriana Del Borghi 1 Marzo 2006 Aula Magna Facoltà Ingegneria Alma Mater Studiorum Dipartimento di Ingegneria Chimica e di Processo G.B. Bonino Bologna

2 LCA e Realtà Ligure

3 ACAM SpA: : discarica di Val Bosca L'Azienda Consorzio Acqua Metano (ACAM SpA) nasce nel ACAM S.p.A. è presente con i suoi servizi in 29 Comuni, con un bacino di utenza di abitanti. ACAM svolge il servizio di raccolta rifiuti solidi urbani e la gestione di discarica controllate tra cui la discarica di Val Bosca (SP). Il servizio interessa circa il 90% dei rifiuti solidi urbani e speciali assimilabili agli urbani prodotti nella Provincia della Spezia.

4 IDREDIL Srl: discarica di Collette Ozotto La Società IDROEDIL Srl gestisce la discarica di Collette Ozotto (Bussana di Sanremo). La discarica interessa circa il 70% della totalità dei rifiuti della Provincia di Imperia ed è presente su un territorio che coinvolge 27 Comuni diversi con un bacino d utenza di circa abitanti.

5 ECOSAVONA Srl: : discarica del Boscaccio La società ECOSAVONA Srl, gestisce la discarica del Boscaccio, nel Comune di Vado Ligure. L impianto oltre ad essere asservito a 19 Comuni della Provincia di Savona, per un bacino totale di utenza di circa abitanti, gestisce i rifiuti assimilabili prodotti da ditte della Provincia stessa. Il servizio interessa circa il 25% dei rifiuti prodotti nella Provincia di Savona.

6 AMIU SpA: : discarica di Scarpino AMIU SpA gestisca la discarica di Scarpino, situata nel Comune di Genova. Il servizio svolto in discarica interessa circa il 60% dei rifiuti solidi urbani e assimilabili agli urbani prodotti in Provincia di Genova, per un totale di 43 Comuni, con un bacino di utenza di circa abitanti.

7 Provincia di Savona: Piano di gestione integrata Situazione attuale Provincia di Savona: t annue 95% smaltito in discarica Modelli proposti dal Piano di Gestione integrata dei Rifiuti della Provincia di Savona: MODELLO 1: RACCOLTA DIFFERENZIATA al 35%. Sistema di raccolta differenziata con riciclo e compostaggio, senza ulteriori trattamenti impiantistici del rifiuto residuo che viene destinato a discarica. Incompatibile con le prescrizioni del Dlgs 22/97 (che prevede il pretrattamento del rifiuto a discarica) ed in contrasto con il Piano Regionale. MODELLO 2: TRATTAMENTI A FREDDO (RD al 35%). Sistema di raccolta differenziata con riciclo e compostaggio più il trattamento meccanico e biologico del rifiuto residuo con recupero della frazione organica stabilizzata con smaltimento a discarica della frazione secca. Compatibile con il Dlgs 22/97, ma in contrasto col Piano Regionale (che prevede il trattamento termico). MODELLO 3: SISTEMA INTEGRATO (R.D. al 35%). Sistema di raccolta differenziato, con riciclaggio e compostaggio il trattamento meccanico-biologico del rifiuto residuo con recupero della frazione organica stabilizzata e il recupero energetico della frazione secca. Compatibile con il Dlgs 22/97 e con le previsioni del Piano Regionale. MODELLO 3 bis: INCENERIMENTO DEL TAL QUALE (RD al 35%). Sistema di raccolta differenziata con riciclaggio e compostaggio ma con il trattamento termico dell intera massa di rifiuto residuo. Compatibile con il Dlgs 22/97, ma non col Piano Regionale (che prevede comunque una selezione preliminare del rifiuto residuo).

8 Consorzio Depurazione Acque di Savona Il Consorzio per la Depurazione delle Acque di Scarico di Savona gestisce un impianto, attivo dal 1989, per la depurazione dei reflui provenienti dai 10 Comuni disposti lungo un arco di costa di circa 34 km, Tale tratto corrisponde al 45% della costa della Provincia di Savona. Gli abitanti serviti dal Depuratore Consortile di Savona ( ) corrispondono al 45 % circa dei residenti nell intera Provincia.

9 Unità Funzionale e Confini del Sistema LCA di un sistema di gestione dei rifiuti Estrazione Materie prime Produzione Distribuzione Uso Fine vita L LCA applicato ad un sistema di fine vita consente di comparare due o più scenari alternativi non tenendo conto di tutto ciò che è a monte del rifiuto. Tale approccio èquindi orizzontale. Unità funzionale: trattamento 1 t di RSU, 1m 3 di acque di scarico A B C D Prodotto Un aspetto chiave dell LCA è la necessità di modellizzare il sistema in modo tale che sia gli input che gli output siano flussi presi dall ambiente o scaricati in esso senza successive trasformazioni. Nell LCA dei sistemi di trattamento dei rifiuti questo non avviene quasi mai. Gli input sono rifiuti solidi tal quali provenienti da attività domestiche: è coerente con la definizione di LCA se i flussi in ingresso sono gli stessi in tutti i sistemi da confrontare. Gli output, intesi come prodotti riutilizzati (ad esempio compost) o come energia prodotta da termovalorizzatori o da biogas di discarica, rientrano in nuovi sistemi produttivi: si pone un problema di allocazione.

10 Ampliamento dei confini del sistema a. Esempio di un problema di allocazione. b. Un possibile modo per evitare l allocazione espandendo i confini del sistema. c. Un modo alternativo di presentare i confini espansi del sistema descritto in Figura b. (Finnveden and Ekvall, 1998) I sistemi devono essere confrontati sulla base della medesima funzione, utilizzando la stessa unità funzionale

11 Intervallo Temporale Un importante peculiarità della discarica rispetto ad altri processi è l intervallo temporale (time frame): le emissioni dalle discariche possono infatti sussistere per molto tempo. Le loro potenziali emissioni devono essere considerate per un certo periodo dopo la chiusura: attualmente non esiste un accordo internazionale al riguardo (Finnveden and Huppes,1995). La scelta fatta dal gruppo di lavoro della SETAC-Europe su Life cycle impact Assessment in un primo momento era di considerare un periodo infinito, poi un periodo di tempo di 100 anni ed infine, a seconda dei casi, altri intervalli di tempo (Udo de Haes et al. 1999a, Udo de Haes et al. 1999b). Il PSR 2003:3 indica, in accordo con le recenti disposizioni comunitarie (Dir. 1999/31/CE (Art.10)), un periodo di tempo di 30 anni dalla chiusura dalla discarica in cui devono essere calcolati i potenziali impatti ambientali per la redazione di una EPD di tale servizio.

12 Stima produzione teorica di biogas: Modello di Andreottola-Cossu 22% 20% Quantità Rifiuti (t) % 2% % 3% % % ORGANICO CARTA/CARTONE PLASTICA TESSILE LEGNO METALLI VETRO SOTTOVAGLIO Stima della produzione teorica di biogas Ripartizione Discarica tra le frazioni di Val Bosca biodegradabili Rifiuti rap. biodegradabili 8,00E+06 8,E+06 7,00E+06 7,E+06 Rifiuti mediam. biodegradabili 6,00E+06 6,E+06 Nmc 5,00E+06 5,E+06 4,00E+06 4,E+06 3,00E+06 3,E+06 Rifiuti lent. biodegradabili Rifiuti non biodegradabili rap. bio. med.bio lent. bio 2,00E+06 2,E+06 1,00E+06 1,E+06 0,00E+00 0,E Tempo Anno (anni)

13 Risultati Energetici Tipologie di risultati energetici: a. Energia direttamente consumata ( fuel use ) b. Energia dei trasporti ( transport ) c. Energia di produzione ( fuel production ) d. Energia feedstock: rappresenta il contenuto energetico dei materiali usati come tali e non come combustibili dal processo produttivo in analisi. Effettuando un bilancio energetico associato al sistema discarica è necessario prendere in considerazione anche l energia feedstock associata ai rifiuti smaltiti. Con feedstock si intende il potenziale calorifico dei materiali input del sistema, facendo convenzionalmente riferimento al loro potere calorifico superiore. Partendo quindi dalla composizione chimica dei materiali e dalle caratteristiche merceologiche dei rifiuti (% in peso tal quale) smaltiti in discarica, è quindi possibile valutare il potere calorifico superiore dei rifiuti che è dell ordine di grandezza di 10 MJ/kg.

14 Esempi di PSR: smaltimento rifiuti in discarica

15 Esempi di PSR: trattamento acque di scarico

16 Smaltimento RSU in discarica: Risultati EP POCP AP EP = Eutrofizzazione POCP = Ossidanti fotochimici AP = Acidificazione ODP = Ozono stratosferico GWP = Cambiamenti climatici ODP GWP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% TRASPORTO GESTIONE PERCOLATO BIOGAS La fase TRASPORTO presenta un impatto in tutte le categorie considerate. La fase BIOGAS è principale responsabile delle categorie GWP, AP ed EP. La fase DISCARICA presenta un impatto in tutte le categorie considerate. La fase PERCOLATO presenta un impatto significativo nella sola categoria EP.

17 Smaltimento RSU in discarica: Risultati Effetto Serra

18 Smaltimento RSU in discarica: Risultati Effetto Serra

19 EP Fase Percolato Smaltimento RSU in discarica: Risultati Eutrofizzazione Percolato trattato in situ in un impianto di Osmosi Inversa ed Ultrafiltrazione - Consumi elettrici impianto - Trasporto concentrato - Trattamento concentrato in impianto di depurazione acque Percolato inviato all'esterno - Consumi elettrici pompaggio - Trasporto - Trattamento in impianto di depurazione acque 1,20 1,00 Percolato riciclato sul corpo di discarica - Consumi elettrici pompaggio 0,80 kg O 2 0,60 0,40 0,20 0,00 Caso Studio I Caso Studio II Caso Studio III

20 Compostaggio RSU: Tecnologie a confronto Si sono confrontate le seguenti diverse tecnologie di compostaggio: 1. a corsie dinamiche, 2. a cumuli rivoltati, 3. a biocelle statiche. Il miglior impianto risulta quello a corsie dinamiche. EP POCP AP ODP GWP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% CORSIE DINAMICHE BIOCELLE STATICHE CUMULI RIVOLTATI

21 Termovalorizzazione RSU: Tecnologie a confronto Si è considerato un impianto con combustione a griglia inclinata e si sono confrontati gli impatti di tre diverse tipologie di abbattimento fumi: 1. a secco, 2. a secco + carboni attivi (CA) + denitrificazione non catalitica (SNCR), 3. ad umido con iniezione di acqua e di idrossido di sodio L impianto con sistema di abbattimento a secco + CA + SNCR rappresenta la soluzione migliore dal punto di vista ambientale. EP POCP AP ODP GWP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% SECCO+CA+SNCR SECCO UMIDO

22 Confronto Tecnologie di Trattamento Rifiuti Confrontando le diverse tecnologie di trattamento rifiuti, la termovalorizzazione ed il compostaggio presentano gli impatti minori se si considerano gli impatti evitati dalla produzione di elettricità e di ammendanti. Confronto Confronto Discarica Discarica Compostaggio Compostaggio Incenerimento Incenerimento Modello Modello 3 Piano 3 Savona Piano Savona Impatti Impatti Evitati Evitati 100% 90% 80% 80% 70% 60% 60% 50% 40% 40% 30% 20% 20% 10% 0% 0% -10% -20% -20% -30% -40% -40% -50% -60% -60% -70% -80% -80% -90% -100% -100% Altro Consumo Altro Elettr. Separazione Stabilizzazione Consumo Elettrico Sep. Mecc. Riciclo Stabilizzazione Incenerimento Riciclo Compostaggio Incenerimento Discarica Compostaggio Discarica Produzione di Rifiuti Consumo d'acqua Ris. Non Rinn. Ris. Non Rinn. con Ris. Rinn. con GWP ODP AP POCP EP (kg) (kg) senza contenuto contenuto contenuto Energetico (kg) Energetico (MJ) Energetico (MJ)

23 Depurazione Acque: Confronto fasi di trattamento Sono state confrontate le differenti fasi costituenti l Impianto di Depurazione Consortile identificando la Fase d uso come la più impattante. All interno di ciascuna fase sono state confrontate le singole sottounità al fine di identificare le più impattanti: Costruzione delle Stazioni di Sollevamento (Fase di Produzione); Gestione dell Impianto di Depurazione (Fase d Uso); Dismissione dei fanghi in discarica (Fase di Fine Vita), rispetto al trattamento in un impianto esterno. MSETP MAETP EP POCP AP ODP GWP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% FASE DI PRODUZIONE FASE D'USO FASE FINE VITA

24 Considerazioni Finali L applicazione dell LCA alla gestione dei rifiuti presenta degli aspetti metodologici specifici che devono essere definiti in funzione dell obiettivo dello studio. Importanti aspetti da considerare sono ad esempio l intervallo di tempo, i confini del sistema ed il tipo di decisioni devono derivare dall LCA. Se lo studio LCA viene effettuato per ottenere una EPD, non possono essere utilizzati i confini ampliati per evitare l allocazione perché si perderebbe l informazione sul prodotto o servizio. In questo caso, se sono presenti materiali soggetti a riciclo non deve essere considerata la loro vita futura. Se lo scopo dello studio LCA è quello di effettuare dei confronti tra sistemi alternativi di smaltimento rifiuti, possono essere utilizzati i confini ampliati ad esempio considerando che impatti che si eviterebbero producendo energia o fertilizzanti attraverso il trattamento dei rifiuti.

25 Pubblicazioni 1. A. Del Borghi, L. Binaghi, M. Del Borghi, M. Gallo (2005): The Application of the Environmental Product Declaration to Waste Disposal in a Sanitary Landfill - Four Case Studies. Int J LCA, OnlineFirst <DOI: 2. M. Gallo, P. Teramo, A. Del Borghi L EPD applicata al servizio di raccolta, conferimento e smaltimento di RSU in discarica: l esperienza ligure. Ingegneria Ambientale, 9 (2004) A. Del Borghi, A. Forte, G. Maggi. Analisi Del Ciclo Di Vita (LCA) e Dichiarazione Ambientale di Prodotto (EPD) del Servizio di Raccolta, Conferimento e Smaltimento Rifiuti in Discarica Di I Categoria. Rifiuti Solidi, 2 (2003) A. Del Borghi, L. Binaghi, M. Gallo. EPD applied to services: the experience of four Italian landfills. Proceedings 12th SETAC Europe LCA Case Study Symposium, Bologna, Italy, January A. Del Borghi, L. Binaghi, M. Del Borghi, M. Gallo. Life Cycle Assessment (LCA) As A Tool Of Sustainable Design For Waste Management. Chemical Engineering Transactions 3 (2003), AIDIC Servizi Srl, ISBN , A. Del Borghi, L. Binaghi, A. Forte, V. Fabbiani, G. Maggi. Environmental Product Declaration for Waste Collection, Transport and Landfilling - A Case Study PA Waste Management Conceps and Strategies Sardinia 2003, Ninth International Waste Management And Landfill Symposium. 7. A. Del Borghi, B. Soracco, A. Fabri, A. Ruello, M. Gallo. Environmental Declaration of Services: LCA applied to various biological treatments of urban landfill leachate. Proceedings 9th SETAC Europe LCA Case Studies Symposium, Noordwijkerhout, The Nederlands, Novembre A. Del Borghi. PSR 2003:3. Approval date: "Collecting and disposal service of Municipal Solid Waste (MSW) in a sanitary landfill". Product group/service type: Refuse disposal, sanitation and similar activities (NACE code: 90). Issuing body: the Swedish Environmental Management Council. EPD System. 9. A. Del Borghi. PL Gaggero. PCR 2005:5. Approval date: "Collecting and treatment Service of Municipal Wastewater (MWW)". Product group/service type: Refuse disposal, sanitation and similar activities (NACE code: 90). Issuing body: the Swedish Environmental Management Council. EPD System 10. A. Del Borghi Analisi Del Ciclo Di Vita Applicata ai Rifiuti: uno Strumento per la Progettazione Ecosostenibile". Quaderno di Ingegneria Ambientale n 37, giugno; I semestre C.i.p.a. S.r.l. Editore.