Dimensionamento ottimale e scelta delle migliori tecnologie disponibili

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1 Enna, 13 Giugno 2009 Termovalorizzazione degli RSU: le ragioni del SI, le ragioni del NO Dimensionamento ottimale e scelta delle migliori tecnologie disponibili Mario Grosso DIIAR Sez. Ambientale Indice 2 1. Inquadramento della tematica 2. L incenerimento come tassello del sistema 3. L approccio al dimensionamento 4. Il ruolo del pretrattamento 5. Prestazioni energetiche 6. Migliori tecnologie di controllo delle e prestazioni ottenibili 7. Considerazioni economiche 1

2 Rifiuti urbani: produzione pro-capite in Italia (kg/ab/anno) Rifiuti urbani 4 Verso la stabilizzazione della produzione di rifiuti? (EEA, 2008) Target 5th EAP 2

3 Gestione dei rifiuti urbani in Italia, evoluzione storica % Discarica controllata Termodistruzione Biostabilizzazione + CDR Compost fraz. selez. Recupero energetico Fraz. secca Campania Digestione anaerobica Altro Raccolta differenziata, l Italia a 3 velocità... 6 obiettivo

4 ...la situazione regionale... 7 e le Province più virtuose (al 2006) 8 Obiettivo

5 La gerarchia della gestione dei rifiuti 9 La gerarchia della gestione dei rifiuti 10 DIRETTIVA 2008/98/CE, Art. 4 Nell applicare la gerarchia dei rifiuti..., gli Stati membri adottano misure volte a incoraggiare le opzioni che danno il miglior risultato ambientale complessivo. A tal fine può essere necessario che flussi di rifiuti specifici si discostino dalla gerarchia laddove ciò sia giustificato dall impostazione in termini di ciclo di vita in relazione agli impatti complessivi della produzione e della gestione di tali rifiuti. 5

6 Situazione europea 11 La strada dalla al recupero: obiettivo comune, strade differenti Fonte: EEA, 2007 L incenerimento come tassello del sistema integrato 12 RSU RACCOLTA DIFFERENZIATA Materiale intercettato SEPARAZIONE DEL MULTIMATERIALE E SELEZIONE DI OGNI MATERIALE Organico selezionato Imballaggi selezionati Scarti separazione e selezione Scarti recupero carta, legno e plastica Materiale NON intercettato MBT Scarti recupero acciaio e alluminio DISCARICA CEMENTIFICIO TERMOVALORIZZAZIONE O GASSIFICAZIONE Scorie e ceneri A recupero sostituzione di petcoke Energia: sostituzione di prodotta per via convenzionale Acciaio, Alluminio Vetro, Carta, Legno, Plastica FORSU Verde RICICLO COMPOSTAGGIO DIGESTIONE ANAEROBICA Materiale riciclato: sostituzione del prodotto primario Compost: sostituzione di torba e concimi chimici Compost + : sostituzione di torba e concimi chimici e di prodotta per via convenzionale 6

7 L approccio al dimensionamento 13 Produzione complessiva di rifiuti attuale e prevista (politiche di riduzione/stabilizzazione) Evoluzione attesa della Raccolta Differenziata (quantitativa/qualitativa) Flussi di rifiuti non urbani, destinabili a recupero energetico (fanghi, rifiuti ospedalieri, car-fluff) Biomasse di scarto I confini del sistema dovrebbero estendersi al di fuori della cerchia dei rifiuti urbani, per poter collettare tutti i flussi di scarto non riciclabili ma combustibili L approccio al dimensionamento 14 Alla luce delle recenti indicazioni EU è fondamentale la massimizzazione del recupero energetico impianti di taglia medio-alta (solo elettrico) impianti cogenerativi (elettricità + calore/freddo) Approccio precedente: Bassa RD impianto per il trattamento del RUR Evoluzione attuale: Elevata RD impianto per il trattamento del RUR (poco!) e di tutti i residui non riciclabili ma combustibili FLESSIBILITA! 7

8 L approccio al dimensionamento 15 Bilancio di materia, espresso in termini percentuali, per diversi scenari di RD Scenario di raccolta 35% 50% NO FORSU 50% FORSU 65% RD selettiva (frazione altro del rifiuto lordo) 3,1 3,1 3,1 3,1 RIFIUTO LORDO Materiale intercettato con la differenziata Scarti dal RUR da scarti recupero (separazione A recupero multi + selezione ogni materiale) (1) Materiale secondario (ossia ottenuto dopo il riciclo) 22,4 32,2 27,2 33,9 (1): scarti dal recupero di carta, legno e plastica (2): scorie dal recupero di ferro e alluminio 4,2 6,5 6,5 11,8 1,9 3,4 2,8 3,0 A smaltimento (2) 0,2 0,2 0,1 0,1 Perdite di processo nel recupero (compostaggio) 3,2 4,3 10,6 13,2 TOTALE RD 35,0 49,7 50,3 65,1 RUR indifferenziato 65,0 50,3 49,7 34,9 Materiale a recupero di (RUR TOTALE da scarti + RUR indifferenziato + scarti dal recupero (1) ) ,1 Gli scarti per pulire il materiale per poterlo riciclare sono circa il 20% del materiale raccolto Raccolte differenziate che evolvono dal 35% al 65% determinano comunque residui finali ancora da smaltire che vanno dal 70% al 50% ,2 59,0 49,6 Il ruolo del pretrattamento 16 Lo studio Federambiente del 2002 aveva chiaramente dimostrato la scarsa convenienza del pretrattamento del RUR, qualora: il destino del materiale sia comunque un impianto di termovalorizzazione dedicato il pretrattamento comporti la produzione di FOS nel bacino servito sia implementata una buona raccolta differenziata 8

9 Impianti dedicati: filiere esaminate Pretrattamento Nessuno Pretrattamento secco-umido a bocca di forno A flusso unico con produzione di CDR da bioessiccazione di tutto il RUR A flusso separato con produzione di CDR e di una frazione organica da stabilizzare Incenerimento Tutto il RUR in un forno a griglia Secco in forno a griglia CDR in forno a letto fluido CDR in forno a letto fluido Altri trattamenti - Produzione di acciaio dai rottami ferrosi - Produzione di acciaio dai rottami ferrosi - Biostabilizzazione dell umido - Trattamento da biostabilizzazione mediante biofiltro - Produzione di acciaio dai rottami ferrosi - Trattamento da bioessiccazione mediante biofiltro - Produzione di acciaio dai rottami ferrosi - Biostabilizzazione della frazione organica separata dal pretrattamento e successivo smaltimento in -Trattamento da biostabilizzazione mediante biofiltro Impianti dedicati: filiera 1 18 reagenti 1000 kg Incenerimento PCI: 10,11 MJ/kg Umidità: 31,8 % Ceneri: 16,6 % Mat. da costruzione 807,8 kwh reagenti 41 kg ceneri leggere inertizzazione 187 kg scorie 174 kg 13 kg ferro recuperato 63 kg inerti impianto di recupero 9

10 Impianti dedicati: filiera 2 5 kwh 12 kwh 19 Mat. da costruzione 200 kg Fraz. organica Stabilizz. biologica 120 kg F.O.S kg Pretrattamento 800 kg Fraz. secca additivi reagenti Incenerimento 44 kg ceneri leggere inertizzazione 67.5 kg inerti Mat. da costruzione 147 kg ceneri di fondo Impianti dedicati: filiera kwh Mat. da costruzione 1000 kg Produzione di CDR PCI: MJ/kg Umidità: 31.8 % PCI: 18,32 MJ/kg Ceneri: 16.6 % Umidità: 7,1 % 480 kg Ceneri: 10,1, % CDR 240 kg inerti + ferro 705 kwh 216 kg 24 kg ferro recuperato reagenti Impianto di recupero reagenti Incenerimento 19 kg ceneri inertizzazione 30 kg inerti Mat. da costruzione 44 kg scorie 10

11 Impianti dedicati: filiera kwh Mat. da costruzione 298 kg Frazione organica 35 kwh Biostabilizzazione 185 kg FOS 1000 kg Produzione CDR PCI: 10,11 MJ/kg PCI: 14,90 Umidità: 31,8 % MJ/kg Umidità: 20,4 % Ceneri: 16,6 % Ceneri: 9,8 % 600 kg CDR 102 kg Inerti + ferro 712 kwh 24 kg reagenti Incenerimento ceneri leggere 84 kg 18 kg ferro recuperato impianto di recupero reagenti 37 kg inertizzazione inerti Mat. da 53 kg costruzione scorie Impianti dedicati: risultati bilancio energetico 22 La produzione netta di elettricità di ciascuna filiera è normalizzata rispetto alla filiera migliore, posta pari a +100 % PRODUZIONE NETTA DI ENERGIA ELETTRICA bacino grande bacino piccolo % FILIERA 1 FILIERA 2 FILIERA 3 FILIERA 4 11

12 Impianti dedicati: risultati bilancio ambientale 23 Risultati per il Bacino Grande Ogni indicatore di impatto è normalizzato rispetto alla filiera migliore, posta pari a 100 % % FILIERA 1 FILIERA 2 FILIERA 3 FILIERA 4 GWP HTP AP POCP Incenerimento come recupero energetico 24 Da smaltimento (D10) a recupero (R1) E p Efficienza energetica = 0, 97 ( E f + Ei ) ( E + E ) Ep = annua prodotta sotto forma di termica o elettrica. È calcolata moltiplicando l sotto forma di elettricità per 2,6 e l termica prodotta per uso commerciale per 1,1 (GJ/anno) Ef = alimentazione annua di nel sistema con combustibili che contribuiscono alla produzione di vapore (GJ/anno) Ew = annua contenuta nei rifiuti trattati calcolata in base al potere calorifico netto più basso dei rifiuti (GJ/anno) Ei = annua importata, escluse Ew ed Ef (GJ/anno) 0,97 = fattore corrispondente alle perdite di dovute alle ceneri pesanti (scorie) e all irraggiamento. Incenerimento è R1 se: Ee >= 0,60 per gli impianti funzionanti e autorizzati in conformità della normativa comunitaria applicabile anteriormente al 01/01/2009 Ee >= 0,65 per gli impianti autorizzati dopo il 31/12/2008 w f 12

13 Incenerimento come recupero energetico 25 Fonte: CEWEP Energy Report II (2009) Le migliori tecnologie disponibili 26 Il caso di Milano (Silla 2) Miglioramenti prestazionali ottenuti a seguito del recente potenziamento della linea fumi (bicarbonato + SCR) 13

14 Le migliori tecnologie disponibili 27 Il caso di Bologna Bilancio tra flussi complessivi di diossine uscenti e entranti Considerazioni economiche 28 RICAVI UNITARI dalla VENDITA dell prodotta Vendita di elettricità nel 2006 ( /MWh) Vendita di elettricità nel 2008 ( /MWh) Vendita di calore nel 2008 ( /MWh) 74, dall INCENTIVAZIONE dell prodotta CV nel 2006 ( /MWh) CV nel 2008 ( /MWh) CB, nel 2008 ( /MWh) 125,28 82,50 4 Fonti: GSE, GME, AEEG e operatori,

15 Considerazioni economiche 29 COSTI SPECIFICI Impianti di taglia piccola (< t/a) 150 /t Impianti di taglia grande (> t/a) 100 /t Inclusivi di: costo d impianto, del personale, della manutenzione, dell approvvigionamento reagenti e dello smaltimento residui Fonte: Consonni et al., 2005; Cewep 29 Considerazioni economiche 30 RICAVI DALLA CESSIONE DI ENERGIA ( /t) Impianti cogenerativi, taglia grande Impianti cogenerativi, taglia piccola Impianti con principale produzione di elettricità Senza incentivi Con incentivi sulla frazione rinnovabile (2008)

16 . Considerazioni economiche 31 TARIFFA DI CONFERIMENTO ( /t) Impianti cogenerativi, taglia grande Impianti cogenerativi, taglia piccola Impianti con principale produzione di elettricità Senza incentivi Con incentivi sulla frazione rinnovabile (2008) Considerazioni economiche 32 Tariffa di conferimento del rifiuto al cancello dell impianto (tasse escluse) 16

17 Considerazioni economiche 33 CHP, TAGLIA PICCOLA SOLO CALORE SOLO ELETTRICITA CHP, TAGLIA MEDIA CHP, TAGLIA GRANDE GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE! 34 17