Il ciclo integrato della gestione dei rifiuti (raccolta, riciclo, recupero e smaltimento): situazione e prospettive

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1 Il ciclo integrato della gestione dei rifiuti (raccolta, riciclo, recupero e smaltimento): situazione e prospettive MODULO 5 LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA RIFIUTI 1 /2 6

2 LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA RIFIUTI INQUADRAMENTO NORMATIVO IL RIFIUTO DA COSTO A RISORSA LE MIGLIORI TECNICHE DI PRODUZIONE DI ENERGIA DA RIFIUTO 2 /2 6

3 5.1 INQUADRAMENTO NORMATIVO 3 /2 6

4 Abbiamo due livelli di inquadramento normativo A proposito di impianti Direttiva 2000/76/CE (incenerimento di rifiuti) D.Lgs 133/05 A proposito di recupero Direttiva 2008/98/CE D.Lgs 152/06 (in corso di recepimento) 1. Inquadram ent o norm at ivo 4 /2 6

5 D.Lgs 133/05 intende prevenire e ridurre gli effetti negativi del trattamento termico dei rifiuti In particolare il decreto disciplina: le emissioni degli impianti (valori limite); i metodi di campionamento, analisi e valutazione degli inquinanti; le caratteristiche costruttive e funzionali, nonché le condizioni di esercizio. 1. Inquadram ent o norm at ivo 5 /2 6

6 D.Lgs 133/05: inceneritori e co-inceneritori INCENERITORE: Impianto destinato al trattamento termico dei rifiuti, caratterizzato dalla finalità di smaltimento. L eventuale recupero è caratteristica accessoria. CO-INCENERITORE: Impianto destinato in via principale alla produzione di energia e che utilizza rifiuti, anche in via accessoria, come combustibile: l impianto in questo caso effettua operazione di recupero; Se la funzione principale non è produrre energia si parla di incenerimento e in cui i rifiuti sono sottoposti a trattamento termico ai fini dello smaltimento: l impianto in questo caso effettua operazione di smaltimento 1. Inquadram ent o norm at ivo 6 /2 6

7 Le connessioni con le norme IPPC (integrated pollution prevention and control Il D.lgs 133/05 è integrato con il D.Lgs 59/05 relativo alla prevenzione e riduzione integrate dell inquinamento; Il d.lgs 133/05, ferme restando le disposizioni specifiche, specifica che l iter autorizzativo fa riferimento al D.Lgs 59/05 per: Inceneritori di rifiuti pericolosi e impianti di recupero che utilizzano rifiuti pericolosi con capacità di oltre 10 ton/die; Inceneritori di rifiuti urbani con capacità superiore a 3 ton/ ora. 1. Inquadram ent o norm at ivo 7 /2 6

8 Recupero o smaltimento: è l efficienza energetica che fa la differenza La 2008/98/CE definisce quando un impianto di incenerimento dei rifiuti urbani viene considerato impianto di recupero. Ciò avviene quando l efficienza energetica, ovvero il bilancio di energia in ingresso con i rifiuti e energia prodotta dai medesimi rifiuti, soddisfa requisiti minimi. Viene in questo modo tradotta l indicazione già presente nel 133/05 laddove si distingue gli impianti in merito alla loro finalità. Efficienza 0,65 calcolata come (Ep-(Ef+Ei))/(0,97x(Ew+Ef)) Ep energia elettrica o termica prodotta Ef energia introdotta con combustibili Ew energia introdotta con i rifiuti Ei energia importata 1. Inquadram ent o norm at ivo 8 /2 6

9 5.2 IL RIFIUTO DA COSTO A RISORSA 9 /2 6

10 Con opportuni trattamenti il rifiuto ha caratteristiche energetiche vicine a quelle dei combustibili tradizionali kcal/kg Potere calorifico (energia dentro il rifiuto ) Gas olio Carbone Combustibili tradizionali 2. Il rifiut o da c ost o a risorsa Rifiuto tal quale Rifiuto s ecco CDR Complessità trattamenti 1 0 /2 6

11 Un esempio di sistema integrato dei rifiuti 2. Il rifiut o da c ost o a risorsa 1 1 /2 6

12 Occorre tener conto dei costi dei trattamenti, e della riduzione di costi per le destinazioni finali Rifiuto tal quale STATO TRATTAMENTO Secco Umido Trattamento meccanicobiologico (TMB) Raccolte differenziate DESTINAZIONE - Discarica Inceneritore CDR Produzione CDR Cementifici Produzione Energia Diminuzione Costi complessivi Crescita conformità ai principi comunitari 2. Il rifiut o da c ost o a risorsa 1 2 /2 6

13 5.3 LE MIGLIORI TECNICHE DI PRODUZONE DI ENERGIA DA RIFIUTI 1 3 /2 6

14 Il recupero dell energia dai rifiuti può seguire due strade Combustione diretta, Trasferimento di energia termica ad un ciclo termodinamico attraverso uno scambiatore di calore. In questo caso il fluido universalmente impiegato per il ciclo è il vapore d acqua. Il materiale combustibile può essere rifiuto tal quale o CDR, cioè rifiuto selezionato attraverso una serie di processi fisici Conversione in un combustibile intermedio Avviene mediante pirolisi o gassificazione in reattore atmosferico o pressurizzato. Dopo opportuna depurazione, tale combustibile intermedio può essere utilizzato direttamente in una normale caldaia o in un motore a combustione interna (motore alternativo o turbina a gas). Da un punto di vista concettuale rientra in tale classe anche la produzione di biogas da discarica ovvero da digestione anaerobica in bioreattori L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 1 4 /2 6

15 Termovalorizzatori: i forni a griglia Sono il sistema di termodistruzione di RU per antonomasia. Il loro funzionamento è articolato in una serie di camere (essiccamento, preriscaldamento, combustione e calcinazione), nelle quali il combustibile avanza grazie al movimento di una griglia al di sotto della quale viene immessa l aria di combustione. I molti modelli di griglie disponibili sul mercato comprendono le griglie a gradini mobili, le griglie senza fine o a tappeto, le griglie a scosse, le griglie a barrotti basculanti, le griglie a tamburi rotanti, etc. L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 1 5 /2 6

16 Forni a griglia L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 1 6 /2 6

17 Forni a griglia L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 1 7 /2 6

18 Termovalorizzatori: i forni rotanti I forni rotanti sono costituiti da un sistema di alimentazione continua (per es. a vite senza fine) raccordato ad un cilindro rotante ove avviene la combustione, la cui parete interna può presentare delle lame o degli spuntoni per facilitare il rimescolamento del materiale. In relazione alla geometria delle lame, l'asse del cilindro può essere inclinato od orizzontale. La sezione del cilindro può essere costante o variabile. La termovalorizzazione avviene normalmente a temperature comprese tra 900 e C o se necessario a C. L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 1 8 /2 6

19 Termovalorizzatori: i forni rotanti L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 1 9 /2 6

20 Termovalorizzatori: i forni rotanti L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 0 /2 6

21 Forni rotanti L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 1 /2 6

22 Termovalorizzatori: i forni a letto fluido calcare 10 5 biomassa Ceneri e sorbente esausto letto fluido bollente 5 - ciclone 9 - ventilatore a circ. indotta 2 - s ezione di dis impeg no o freeboard 6 - economizzatore 10 - camino 3 - banco tubiero convettivo 7 - preris caldatore d aria 11 - g rig lia 4 - banco tubiero immers o 8 - filtro a maniche 12 - ventilatore a circ. forzata L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 2 /2 6

23 L utilizzo di CDR in impianti di produzione di energia elettrica La co-combustione di CDR in impianto produzione energia elettrica esistente: esistente di - comporta limitati interventi impiantistici per rendere possibile l utilizzo di CDR - consente una trasformazione energetica con rendimenti maggiori rispetto alla termovalorizzazione tradizionale - garantisce i più elevati standard di protezione ambientale (abbattimento inquinanti atmosferici e scarichi idrici) - contribuisce alla riduzione delle emissioni di gas serra per il minor utilizzo del carbone L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 3 /2 6

24 La PIROLISI è la decomposizione termica dei materiali in assenza di ossigeno I materiali sono quindi decomposti nei loro costituenti in assenza di combustione. Il rifiuto trattato da origine a due fasi: una gassosa (gas di pirolisi) ed una fase solida. Il gas di pirolisi ha un elevato contenuto di ossigeno ed è quindi un ottimo combustibile. I differenti processi utilizzano temperature di reazione diverse, per lo più nell intorno di 500 C, ma alcuni anche fino a 800 C. Il gas viene poi filtrato e bruciato in una camera di combustione per la valorizzazione del suo contenuto energetico con un basso eccesso d aria e quindi ad alta temperatura, prevenendo la formazione di diossine e furani. L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 4 /2 6

25 Schema di impianto per la PIROLISI L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 5 /2 6

26 Schema di impianto per la PIROLISI L e m i g l i o r i t e c n i c h e d i p r o d u zi o n e d i e n e r g i a d a r i f i u t i 2 6 /2 6