ANALISI DELLE TECNOLOGIE. Indice degli argomenti

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1 Cap. B ANALISI DELLE TECNOLOGIE Indice degli argomenti Par. 1 - Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della raccolta differenziata Par. 2 - Le tecnologie disponibili Par. 3 - Diffusione delle tecnologie Par. 4 - Immagini pag.29 pag.36 pag.42 pag.47 1

2 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD LE FILIERE DELL INCENERIMENTO CLASSICO Il rifiuto, a valle della RD, presenta caratteristiche fisiche e chimiche molto eterogenee, con presenza di frazioni combustibili e non. Si pone quindi il problema di quanto preparare il rifiuto indifferenziato per la sua termovalorizzazione, mediante separazioni e trattamenti, allo scopo di ottimizzare il processo e minimizzare l impatto ambientale. Studi recenti (es. Politecnico di Milano) ed in fase di ulteriori approfondimenti, sulla base di bilanci energetici, economici ed ambientali, hanno posto l attenzione sulle seguenti quattro filiere: Filiera 1 - Incenerimento dei rifiuti indifferenziati tal quale: nessun pretrattamento Filiera 2 - Pretrattamento a bocca dell impianto di termoutilizzazione (separazione grossolana secco-umido): CDR povero Filiera 3 - Produzione di CDR con biostabilizzazione a monte della selezione meccanica: CDR secco-umido Filiera 4 - Produzione del CDR con biostabilizzazione a valle della selezione meccanica: CDR secco 2

3 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD LE FILIERE : CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE (1) Le moderne tecnologie di termovalorizzazione di rifiuti che operano a valle della raccolta differenziata (soprattutto in impianti di elevate dimensioni) consentono impatti sull ambiente complessivamente inferiori a quelli della tecnologia convenzionale di produzione dell energia elettrica attualmente praticata (ruolo dell efficienza energetica e dei limiti di emissione degli inceneritori). La filiera 1 (tal quale), in particolare, si conferma come la soluzione che comporta complessivamente i maggiori benefici. Non si effettua nessun trattamento sul rifiuto e quindi non sono necessarie risorse aggiuntive (energia) Viene valorizzata tutta la frazione combustibile contenuta nel rifiuto 3

4 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD LE FILIERE: CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE (2) Per la filiera 1 (tal quale) la taglia dell impianto deve essere tale da poter trattare tutto il rifiuto e quindi di dimensioni maggiori rispetto ad un impianto che incenerisce solamente la frazione combustibile Le filiere 3 e 4, che prevedono la produzione di CDR e il suo utilizzo in impianti dedicati (CDR di qualità, con specifiche a norma di legge), comportano costi ed impatti complessivi superiori a quelli stimati per le filiere 1 e 2 che trattano rispettivamente il rifiuto come proveniente dalla raccolta differenziata o dopo il trattamento a bocca di forno 4

5 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD PROCESSI E TECNOLOGIE ALTERNATIVI: INCENERIMENTO Con il termine "incenerimento", viene identificato un processo di ossidazione di sostanze organiche (del tutto simile a quello che avviene nella combustione di combustibili fossili per la produzione di energia), il cui scopo principale è quello di convertire sostanze comunque pericolose o perché putrescibili e potenzialmente patogene (è il caso dei RU) o perché presentano caratteristiche di nocività (è il caso di alcuni rifiuti speciali di origine industriale) in composti gassosi (acqua, anidride carbonica) ed in residui solidi praticamente inerti ("ceneri"). Esso è dunque una tecnica di smaltimento di rifiuti finalizzata alla distruzione della frazione organica, con conseguenti notevoli riduzioni in massa e volume. La sua efficacia è misurata in termini di distruzione e rimozione delle sostanze inquinanti anche se tale definizione andrebbe applicata, a rigore, al solo incenerimento dei rifiuti pericolosi per i quali vale appieno il termine «termodistruzione». Per i RU e per alcune tipologie di rifiuti speciali, invece, l incenerimento ha come funzione principale la drastica riduzione del volume, di norma combinata con il recupero energetico (sotto forma di energia elettrica e/o termica) del contenuto entalpico dei fumi di combustione (termovalorizzazione). 5

6 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD PROCESSI E TECNOLOGIE ALTERNATIVI: INCENERIMENTO Occorre rilevare che il termine incenerimento viene di norma identificato con la combustione diretta dei rifiuti anche se, in accordo a quanto enunciato all art. 3 della direttiva 2000/76/CE in tale accezione sono inclusi anche.altri procedimenti di trattamento termico quali, ad esempio, la pirolisi, la gassificazione e i procedimenti del plasma, sempre che le sostanze risultanti dal trattamento termico siano successivamente incenerite. In altre parole anche gli impianti basati su processi termici operanti in condizioni parzialmente ossidative (gassificazione) o in atmosfera inerte (pirolisi), qualora i prodotti risultanti dal trattamento (principalmente il gas derivato o syngas e, in misura minore le frazioni liquide ( tar ) e solide ( char ) combustibili siano combuste tal quali, senza alcun trattamento preventivo, all interno dello stesso impianto sono, dal punto di vista normativo equiparate alla combustione diretta dei rifiuti. 6

7 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD PROCESSI E TECNOLOGIE ALTERNATIVI: PIROLISI - GASSIFICAZIONE In realtà, sotto l aspetto tecnico, la pirolisi e la gassificazione (ed anche i trattamenti all arco-plasma che possono essere ricondotti ad una combinazione dei due suddetti processi o quelli ad aria arricchita di ossigeno- DisMo) possono differire sostanzialmente dall incenerimento sia per quanto riguarda le condizioni operative e le modalità di recupero energetico sui prodotti intermedi da essi derivabili, sia per quanto riguarda il differente grado di maturità commerciale delle tecnologie che si basano su tali processi Tali tecnologie sono state sviluppate a livello di impianto pilota o dimostrativo, anche se per alcune di esse, quali la gassificazione e la pirolisi, sono da qualche anno operativi esempi di installazioni industriali. 7

8 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 1 Analisi delle filiere per il trattamento dei rifiuti a valle della RD PROCESSI E TECNOLOGIE ALTERNATIVI: GASSIFICAZIONE-PIROLISI PIROLISI-ARCOPLASMA Seppur con diversi livelli di sviluppo, ai fini della definizione delle caratteristiche dell eventuale sistema di termovalorizzazione del sistema pratese, si può sicuramente affermare che esse non hanno ancora fornito tutti gli elementi (di carattere tecnico, ambientale ed economico) necessari per una loro corretta ed esaustiva valutazione. Esse potranno costituire in un futuro più o meno prossimo una valida alternativa all incenerimento tradizionale, per lo meno per il trattamento di specifiche tipologie di rifiuti. Ciò non toglie che la loro applicazione non possa essere presa in considerazione nell eventuale sviluppo del progetto, se non altro ai fini di una verifica della ricettività del mercato nei loro confronti, nonché dell acquisizione di una serie di dati significativi, attraverso i quali effettuare una realistica valutazione della loro applicabilità. 8

9 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 2 Le tecnlogie disponibili FORNI A GRIGLIA I forni a griglia costituiscono la tecnologia più consolidata e, come tale, di più largo impiego nella combustione di rifiuti, in particolare di quelli urbani, grazie alla flessibilità che ne caratterizza il funzionamento ed all affidabilità derivante dalle numerosissime applicazioni. La loro caratteristica consiste in una griglia (fissa o mobile) su cui viene formato un letto di rifiuti dello spessore di alcune decine di centimetri. La combustione dei rifiuti avviene sulla griglia attraverso la quale viene immessa l aria di combustione (primaria) mentre l aria secondaria termina la combustione di eventuali residui. 9

10 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 2 Le tecnlogie disponibili FORNI A GRIGLIA DI MODERNA CONCEZIONE Gli impianti più moderni adottano esclusivamente le griglie mobili sia orizzontali che inclinate, raffreddate ad acqua per permettere una maggiore capacità termica I forni a griglia mobile sono composti da una camera, alla cui base si trova una suola di combustione costituita da una griglia, di norma inclinata e formata da una serie di gradini mobili. 10

11 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 2 Le tecnlogie disponibili FORNI A GRIGLIA DI MODERNA CONCEZIONE I forni a griglia di moderna concezione presentano : Elevata resistenza agli alti carichi termici: sistemi in grado di utilizzare rifiuti ad elevato potere calorifico (water cooled) Elasticità di gestione : sono in grado di ovviare alla variabilità delle caratteristiche dei rifiuti e dei flussi in ingresso 11

12 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 2 Le tecnlogie disponibili IL LETTO FLUIDO Il combustore a letto fluido è costituito da una camera di combustione all interno della quale viene mantenuto un certo quantitativo di materiale inerte (il letto ), di solito sabbia, tenuto in sospensione ( fluido ) da una corrente ascendente di aria (che funge anche da comburente), immessa attraverso una griglia di distribuzione posta sul fondo. Il movimento del letto di sabbia garantisce un buon contatto comburente-combustibile, oltre a una notevole uniformità di temperatura e di miscelazione, che contribuiscono a garantire una combustione costante e completa. Il letto può essere di tipo bollente o ricircolante, Il letto circolante, in cui il letto fuoriesce dalla testa e viene separato dai gas, permette una maggiore agitazione trasversale ed una minore presenza di incombusti solidi. 12

13 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 2 Le tecnlogie disponibili I forni rotanti appaiono concettualmente molto semplici e sono essenzialmente costituiti da un tamburo rotante dotato di un opportuna inclinazione (in genere 1 3%) per favorire il movimento del materiale. IL FORNO ROTATIVO I forni rotanti sono tipici forni a suola, per cui il contatto tra il combustibile formante il letto ed il comburente (aria di combustione) non è così efficace come per altri tipi di focolare (come ad esempio nei forni a griglia, dove viene insufflata aria attraverso il letto). Per ovviare a questo inconveniente vengono inserite delle strutture interne (palette, catene) che favoriscono la movimentazione 13

14 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 2 Le tecnlogie disponibili CONFRONTO TRA LE TECNOLOGIE Forno a griglia Vantaggi Elevata capacità ed elasticità di trattamento Possibilità di trattare rifiuti solidi di varie dimensioni Ottimizzazione combustione attraverso i movimenti delle griglie Funzionamento e mantenimento in marcia semplice Svantaggi Intasamento griglia e vie di adduzione aria primaria a causa di basso fondenti (non presente con water jacket ) Difficoltà di trattamento di rifiuti liquidi e fangosi Possibilità di problemi legati alla scopertura della griglia e conseguente fusione (scarsa funzionalità a basso regime) Letto fluido Vantaggi Elevate efficienze di combustione Possibilità di trattamento reflui liquidi e gassosi Temperatura di combustione uniforme e bassa Elevato recupero termico Limitato eccesso d aria Flessibilità rispetto al carico da trattare Maggiore compattezza Svantaggi Necessità di utilizzare un combustibile selezionato opportunamente Possibili problemi dovuti alla instabilità del letto Erosione delle superfici a contatto con il letto Forno rotativo Vantaggi Facilità di funzionamento e mantenimento in marcia Flessibilità delle caratteristiche dei rifiuti trattati Svantaggi Elevato eccesso d aria Problematiche legate al recupero termico nella camera di combustione e minori rese energetiche Elevate dispersioni termiche con l esterno 14

15 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 3 Diffusione delle tecnologie GLI IMPIANTI IN ITALIA La situazione in Italia, da uno studio di Federambiente (2002) Incenerimento di R.U. in Italia: situazione attuale e prospettive per il prossimo decennio : 63 impianti, di cui 45 funzionanti 35 con recupero di energia 11 in fase di costruzione entro il 2005 Capacità al 2001: 2,9 milioni tonn/a Previsione di 10 milioni tonn/a entro il 2010 Si prevede un notevole incremento della quantità di rifiuti da inviare ad incenerimento nei prossimi anni, con conseguente aumento del numero di impianti da realizzare, anche alla luce del fatto che molti impianti esistenti nel nostro paese sono ormai arrivati a fine vita e quindi da sostituire 15

16 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 3 Diffusione delle tecnologie GLI IMPIANTI IN ITALIA Anno di messa in marcia Potenzialità (ton/giorno) Tipologia bruciatore Numero linee Rifiuto incenerito Dalmine Lombardia Griglia 2 RU Silla2 Lombardia Griglia 3 RU Sesto S.Giovanni Lombardia Griglia 3 RU Trezzo d Adda Lombardia Griglia water 2 RU Busto Arsizio Lombardia Griglia 2 RU, Sanitari Verona Veneto Letto fluido 2 RU, CDR Piacenza Emilia Romagna Griglia 2 RU Pietrasanta Toscana Letto fluido 2 CDR Colleferro Lazio Griglia 2 CDR S.Vittore Lazio Griglia water 2 CDR Massafra Puglia Letto fluido 1 CDR Dati ricavati dal Rapporto APAT sui rifiuti 2003 Nella tabella si riportano i dati riguardanti gli inceneritori entrati in funzione dal 2000 al 2003, caratterizzandoli in base a tipologia di griglia e potenzialità 16

17 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 3 Diffusione delle tecnologie DIFFUSIONE DELLE TECNOLOGIE IN ITALIA installazione degli impianti di incenerimento in Italia Tecnologie impiantistiche installate in italia 100% 90% 80% griglia 78% 70% % 60% 50% 40% griglia letto fluido rotante letto fluido 12% rotante 10% 30% 20% 10% 0% fino al ' dal 2000 I forni a griglia sono attualmente i più diffusi poichè si sono mostrati i più affidabili; i forni rotanti non sono praticamente più installati mentre i forni a letto fluido stanno lentamente affermandosi a causa delle loro elevate prestazioni, nonostante la loro difficoltà di gestione e poca adattabilità ad ogni tipologia di rifiuto 17

18 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 3 Diffusione delle tecnologie DIFFUSIONE DELLE TECNOLOGIE: LE TAGLIE distribuzione temporale delle capacità (t/g) installate in italia Distribuzione delle capacità (t/g) degli impianti installati in italia 100% 80% >500 t/g 6% <50 t/g 11% t/g 34% t/g 19% 60% 40% > <50 20% t/g 30% 0% < >2000 Attualmente le taglie più diffuse sono quelle da t/g e t/g; ciò è dovuto principalmente alla crescente necessità di smaltimento ed alla poca convenienza economica nel costruire impianti di piccola taglia 18

19 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 3 Diffusione delle tecnologie DIFFUSIONE DELLE TECNOLOGIE NEL MONDO Tecnologie impiantistiche installate nel mondo Distribuzione nel tempo delle capacità (t/g) degli impianti installati 100% 90% 80% rotante 22% 70% 60% 50% 40% > <50 letto fluido 18% griglia 60% 30% 20% 10% 0% < >2000 totali Le percentuali sono simili a quella italiana. Gli unici paesi in cui si ha un sensibile scostamento da questi valori sono i paesi del nord Europa come Danimarca, Norvegia, Svezia (Kvaerner) ed il Giappone (Takuma), dove i letti fluidi sono ormai ampiamente utilizzati Gli impianti installati nel mondo presentano, rispetto a quelli Italiani, una maggiore capacità; infatti le taglie più diffuse nel mondo sono tra t/g e tra t/g e non mancano in altri paesi impianti di capacità anche maggiore (fino a 2500 t/g) 19

20 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 4 Immagini INCENERITORE E DINTORNI Dall inceneritore inteso come impianto sporco da confinare in contesti di scarso pregio o degradati, negli ultimi anni si è assistito al progressivo aumento di interesse verso soluzioni a impatto visivo sempre minore Notevoli sforzi sono stati compiuti per mitigare l impatto visivo di queste installazioni, anche con l inserimento di elementi di pregio, sia in contesti urbani che industrializzati Amsterdam: anni 30 e anni

21 Cap. B Analisi delle tecnologie Par.4- Immagini INCENERITORE E DINTORNI Amsterdam oggi (4 linee x 30 t/h) 21

22 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 4 Immagini INCENERITORE E DINTORNI Termovalorizzatore di Brescia (2 linee x 26 t/h) 22

23 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 4- Immagini INCENERITORE E DINTORNI 3 linee x 12,5 t/h 2 linee x 8 t/h Termovalorizzatori di Tokio 23

24 Cap. B Analisi delle tecnologie Par. 4 Immagini INCENERITORE E DINTORNI Termovalorizzatore di Osaka-Maishima e Vienna (2 linee x 18 t/h) 24