Impianto per il trattamento ecologico dei rifiuti

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1 Impianto per il trattamento ecologico dei rifiuti

2 Indice 1. Introduzione L'impianto proposto Schema a blocchi dell'impianto Descrizione dell'impianto Trattamenti meccanici Essiccazione Depurazione del fluido di lavoro Vantaggi della proposta Considerazioni aggiuntive Possibile ampliamento dell'impianto Gassificazione Produzione di energia elettrica Schema a blocchi dell'impianto con ampliamento Vantaggi dell'impianto proposto... 12

3 1. Introduzione Premesso che si possa considerare rifiuto qualunque materiale di cui il detentore desideri disfarsi, risulta che quello di rifiuto non è un concetto fisico ma economico, legato al valore intrinseco dell oggetto. Ne consegue che i rifiuti costituiscono un rischio ambientale in funzione del loro valore economico negativo e che, riuscire a darne un valore positivo, contribuirebbe alla buona gestione del ciclo dei rifiuti stessi. Ammesso che si riesca a creare un ciclo di lavorazione del rifiuto in grado di dare valore aggiunto al rifiuto di partenza, resta da valutare l impatto ambientale e sociale dell impianto di lavorazione/smaltimento. Il riciclaggio totale dei rifiuti non è sempre conveniente dal punto di vista energetico. Per separare tra loro gli RSU è, infatti, richiesta energia. Per questo la separazione all origine, tramite la raccolta differenziata, risulta la soluzione più efficiente. Deve, comunque, essere sottolineato che esiste una percentuale ottimale di raccolta differenziata determinabile dalle caratteristiche intrinseche del territorio da gestire che permette di trovare l equilibrio migliore tra percentuale di raccolta differenziata e costi di raccolta, lavorazione e smaltimento, sia in termini di gestione del servizio che in termini ambientali. Ad oggi il panorama impiantistico disponibile sul mercato del trattamento dei rifiuti prevede le seguenti tecnologie: Incenerimento; Discarica; Pirolizzazione (a bassa o alta temperatura); Trattamenti meccanico biologici. Pagina2

4 2. L'impianto proposto Da inserire all interno di una rete di raccolta differenziata, l impianto proposto ha la finalità di operare selezioni e lavorazioni meccaniche sui rifiuti ad esso conferiti al fine di recuperare, per quanto possibile da un bilancio energetico/economico, il maggior quantitativo di materia prima secondaria e di produrre CDR (combustibile da rifiuti). A differenza dei cicli tecnologici presenti oggi sul mercato, questo impianto è stato progettato in modo da evitare che dal ciclo di lavorazione escano emissioni gassose che abbiano avuto contatti, durante il ciclo di lavorazione, con il rifiuto da trattare. Infatti, grazie ad un ciclo tecnologico in fase di brevetto, è possibile utilizzare l aria necessaria all essiccazione del rifiuto, prima che venga trasformato in CDR, come un vero e proprio fluido di lavoro inserito in un circuito chiuso. Ne consegue che per funzionare l impianto necessita in ingresso di: energia elettrica; energia termica; aria di primo riempimento del circuito di lavoro; acqua di lavaggio in parte riutilizzabile nel ciclo; rifiuti da trattare. In uscita dal ciclo tecnologico si possono elencare i seguenti elementi: CDR prodotto; acqua di lavaggio non riutilizzabile nel ciclo; fumi di scarico derivanti dalla combustione di gas metano o altro combustibile necessario al funzionamento dell impianto. Si riporta di seguito uno schema a blocchi dell impianto oggetto della presentazione. Pagina3

5 3. Schema a blocchi dell'impianto Pagina4

6 4. Descrizione dell'impianto 4.1 Trattamenti meccanici U na volta raccolto e stoccato, il rifiuto subisce una serie di trattamenti meccanici e fisici finalizzati essenzialmente alla raffinazione, selezione e riduzione volumetrica. L a sezione di trattamento meccanico viene progettata di volta in volta a seconda della tipologia di rifiuto che viene conferita all impianto, al fine di ottenere la massima ottimizzazione del ciclo sia dal punto di vista dell investimento che da quello della gestione. In seguito ai trattamenti meccanici il rifiuto dovrebbe contenere quantità minime di vetro, metallo, carta e plastica ed avere una pezzatura idonea al trattamento termico. Raggiunti gli standard suddetti il rifiuto entra nel vero e proprio ciclo di lavorazione subendo inizialmente un essiccazione all interno di uno o più essiccatoi rotanti. Pagina5

7 4.2 Essiccazione Nell essiccatoio il rifiuto viene deumidificato in modo da renderlo idoneo alla bricchettatura. In questa fase il fluido di lavoro (l aria) entra, assieme al rifiuto, nell essiccatoio ad una temperatura di circa C, ad una condizione di umidità che si avvicina allo stato secco. A ll uscita dall essiccatoio la temperatura scende fino a C, e l umidità è vicina all 80-90%. T ale aumento di umidità è dovuto sia alla diminuzione di temperatura, che all acqua evaporata dal rifiuto durante il transito nell essiccatoio. Il materiale essiccato in uscita (CDR) è pronto per essere bricchettato e stoccato nei depositi dedicati. Figura 1_ Essiccatoio rotante Pagina6

8 4.3 Depurazione del fluido di lavoro I l fluido di lavoro (aria) in uscita dall essiccatoio trascina con sé un certo quantitativo di materiali sospesi che, nella frazione più grossolana e pesante, vengono catturati e raccolti durante il passaggio attraverso uno o più cicloni di separazione. I l materiale di scarto in uscita dai cicloni stessi viene conferito alla sezione di bricchettatura. U scito dai cicloni, il fluido contiene ancora materiali leggeri in sospensione come plastiche, nastri, ecc.., che vengono eliminati grazie al passaggio attraverso dei preabbattitori, a cui seguono uno o più scrubbers (torri di lavaggio ad umido), in cui vengono trattenuti i solidi di granulometria ridotta. I n uscita dagli scrubbers, il fluido si trova ad una temperatura di C ed in condizioni di saturazione. Anche se il fluido esce allo stato saturo, in funzione della diminuzione di temperatura, inizia già, in questa fase, a perdere parte dell acqua assorbita dai rifiuti durante l essiccazione degli stessi. Il fluido passa, quindi, attraverso una batteria di deumidificazione, in cui si ha la condensazione dell acqua in esso ancora contenuta, che dovrà poi essere conferita ad un apposito sito di trattamento. Per completare il ciclo di deumidificazione la frazione liquida e quella gassosa del fluido vengono separate durante il passaggio in un demister. Da quest ultimo, quindi, usciranno, da un lato l acqua condensata da conferire, se richiesto, ad un apposito trattamento, e dall altro, il fluido di lavoro con condizioni di temperatura e umidità prossime a quelle atmosferiche. Il fluido, riportato alle condizioni atmosferiche, viene introdotto in uno scambiatore di calore nel quale, tramite lo scambio termico con il calore cogenerato utilizzando gas metano o altri combustibili, è riportato alla temperatura ed umidità di inizio ciclo (rigenerazione del fluido di lavoro). Pagina7

9 Nel caso in cui il conferimento dell acqua di scarico ad appositi trattamenti sia tale da costituire un problema gestionale ed economico è possibile inserire nello schema impiantistico, a valle degli scarichi, un sistema di concentrazione dei solidi a bassa temperatura di nostra progettazione in grado di funzionare, eventualmente, con il calore residuo scartato dal ciclo di lavorazione. Figura 2_Venturi scrubber Pagina8

10 5. Vantaggi della proposta I vantaggi di un impianto progettato secondo questi criteri possono essere elencati come segue: in questa configurazione non sono previste emissioni in atmosfera di gas, aria o fumi di scarico che abbiano avuto contatto con i rifiuti; possibilità di poter costruire impianti anche di dimensioni ridotte in grado di servire bacini di utenza di abitanti. 6. Considerazioni aggiuntive Sebbene l'impianto proposto presenti gli indiscutibili vantaggi sopra elencati, è comunque d'obbligo, durante la fase di progettazione, considerare i seguenti aspetti : difficoltà nel collocare il CDR prodotto; esso trova, infatti, possibile destinazione in termovalorizzatori appositamente costruiti oppure nel mercato dei combustibili, ossia presso cementifici o impianti di produzione di laterizi; costi di gestione non trascurabili, visti i consumi di metano o di altri combustibili, necessari al funzionamento dell impianto. Al fine di superare i limiti sopra elencati, l'impianto può essere ampliato con una ulteriore linea di autoconsumo del CDR. Pagina9

11 7. Possibile ampliamento dell'impianto Lo schema impiantistico descritto può essere ampliato con una linea dedicata all autoconsumo del CDR prodotto, o di parte di esso, ed alla conseguente produzione di energia necessaria all impianto stesso. 7.1 Gassificazione Una volta prodotto e stoccato come precedentemente descritto, il CDR viene portato ad un gassificatore. In uscita da quest'ultimo si ottiene un gas di sintesi, syngas, dalla cui successiva combustione è possibile ottenere quantitativi di calore superiori a quelli necessari al funzionamento dell impianto. 7.2 Produzione di energia elettrica Al fine di ottimizzare la produzione energetica dell impianto è possibile inserire nello schema impiantistico una o più turbine a fluido organico per produrre l energia elettrica necessaria all impianto e, se richiesto, anche oltre. Dopo la combustione del syngas, infatti, i gas prodotti ad alta temperatura cedono il proprio calore, attraverso uno scambiatore di calore, all'olio diatermico che andrà ad alimentare la turbina a ciclo organico, da cui, oltre ad energia elettrica è possibile recuperare calore da reinserire nel ciclo di depurazione del fluido di lavoro. Si riporta nella pagina seguente lo schema impiantistico brevemente descritto. Pagina10

12 7.3 Schema a blocchi dell'impianto con ampliamento Pagina11

13 8. Vantaggi dell'impianto proposto L'impianto descritto presenta i seguenti vantaggi : in questa configurazione non sono previste emissioni in atmosfera di gas, aria o fumi di scarico che abbiano avuto contatto con i rifiuti; possibilità di poter costruire impianti di dimensioni ridotte in grado di servire bacini di utenza anche di abitanti. In questo modo è possibile avere una gestione distribuita del rifiuto evitando i grandi impianti di smaltimento e le grandi discariche; a parità di potenza un impianto concepito in questo modo ha costi di realizzazione e di gestione inferiori al classico incenerimento; l'impianto comporta, in un'unica soluzione, sia la lavorazione che la combustione (gassificazione) del rifiuto. Esso rappresenta, quindi, una soluzione alternativa agli attuali impianti di lavorazione dei rifiuti presenti sul mercato che necessitano a valle di un termovalorizzatore e consente, anche, di avere volumi in discarica molto inferiori. Ciò comporta ulteriori riduzioni di costi per la società e riduzioni di impatto legati agli impianti precedentemente citati. Capacità di riutilizzo di parte o di tutto il CDR prodotto per creare energia elettrica e termica in cogenerazione, superando in questo modo il problema della sua successiva destinazione; Possibilità di produrre energia elettrica in esubero da destinare, eventualmente, alle utenze; Riduzione delle emissioni climalteranti e dannose per la salute. Pagina12

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