PREMESSA METODI DI SMALTIMENTO TRATTAMENTO A CALDO INCENERIMENTO

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2 ATTENZIONE Le informazioni che seguono sono riservate e sono tutelate dal deposito del relativo brevetto industriale. I dati che in esse sono contenuti non possono essere resi pubblici e vanno trattati con la massima cautela e riservatezza. Chi detiene la proprietà intellettuale perseguirà ogni tentativo di violazione a tale raccomandazione. PREMESSA La sostanza organica è costituita da complesse molecole di Carbonio, Idrogeno e altri elementi. Nei legami che si costituiscono tra gli atomi di Carbonio e Idrogeno si concentra l'energia solare, fissata attraverso il processo di fotosintesi. Nella catena alimentare questi legami si rompono, attraverso il processo di ossidazione, liberando l'energia che garantisce le funzioni vitali. Una parte di questa energia, una sorta di surplus energetico dell'energia solare, si è raccolta nelle ere geologiche nella forma fossile (metano, petrolio, carbone) e costituisce la fonte energetica nettamente prevalente dei sistemi tecnologici e delle economie attuali. Dalle molecole complesse del petrolio si ottengono inoltre i numerosi polimeri utilizzati nelle industrie plastiche, farmaceutiche, ecc. Questi prodotti plastici, costituiti sempre da complesse molecole organiche, ed i resti del nostro cibo, di solito chiamati frazione umida, costituiscono la quasi totalità dei rifiuti prodotti. METODI DI SMALTIMENTO I rifiuti raccolti possono essere smaltiti nei seguenti modi: Trattamenti a freddo (separazione e parziale recupero di materiali, biostabilizzazione e conferimento in discarica). Trattamenti a caldo (incenerimento tal quale o a valle di separazione e produzione di CDR -combustibile derivato dai rifiuti e conferimento in discarica). Conferimento diretto in discarica. TRATTAMENTO A CALDO Approfondiamo i processi di trattamento a caldo (o termico) dei rifiuti in quanto rappresentano l ambito di applicazione dell idea innovativa trattata nel nostro brevetto. Gli impianti termici esistenti si distinguono in relazione al processo termico impiegato: Incenerimento (combustione) Massificazione e Pirolisi Dissociazione molecolare INCENERIMENTO L incenerimento è il processo di combustione dei rifiuti operato in condizioni d'eccesso d aria, che sviluppa energia sotto forma di calore. La combustione è di solito largamente imperfetta, lasciando quindi una frazione significativa di residui carboniosi; le altissime temperature e la vigorosa turbolenza all interno della camera di combustione, fanno si che le particelle metalliche e le polveri inerti, in gran parte di dimensioni microscopiche, vengano trasportate in grandi quantità insieme ai fumi della combustione ed emesse nell ambiente (essendo difficilmente intercettabili dai sistemi di filtrazione a causa delle piccole dimensioni).

3 Nelle fasi di riscaldamento e raffreddamento, possono formarsi composti fortemente tossici, quali diossine, che sono difficili o impossibili da intercettare prima dell emissione nell ambiente. A questo quadro si aggiunge la necessità di selezionare e pre-trattare i rifiuti per assicurare che il combustibile sia dotato di sufficiente potere calorifico. Gli inceneritori con recupero energetico, detti anche termovalorizzatori, sono impianti che smaltiscono rifiuti usandoli come combustibile per produrre calore e/o elettricità. L'incenerimento permette di ottenere energia elettrica sfruttando i rifiuti indifferenziati o il CDR (combustibile derivato dai rifiuti). Questi vengono bruciati in forni inceneritori e l'energia termica dei fumi viene usata per produrre vapore acqueo che, tramite una turbina, genera energia elettrica. La quantità di energia elettrica recuperata è piuttosto bassa, mentre quella termica è molto maggiore. GASSIFICATORI Un'alternativa realistica agli impianti di incenerimento per combustione sono i gassificatori. In pratica i rifiuti vengono investiti da una corrente di ossigeno più o meno puro (gassificatori) o di azoto (pirolizzatori) molto caldi, determinando la produzione di gas di sintesi e l'ossidazione parziale dei rifiuti, nonché di altri sottoprodotti. Rispetto ai normali inceneritori, per via delle particolari condizioni in cui avviene il processo, si riduce di oltre cento volte l'emissione di polveri sottili; la produzione di acido cloridrico, anidride solforosa e monossido di carbonio è ridotta a meno della metà; gli ossidi di azoto sono ridotti a un terzo; i metalli pesanti di volte; la concentrazione di diossine è inferiore ai livelli misurabili. La pirolisi e la gassificazione sono trattamenti termici dei rifiuti che implicano la trasformazione della materia organica tramite riscaldamento a temperature variabili (a seconda del processo da 400 a 1200 C), rispettivamente in condizioni di assenza di ossigeno o in presenza di una limitata quantità di questo elemento. La gassificazione, quindi, può essere definita come la conversione termochimica di un combustibile solido o liquido in un gas, attuata mediante la presenza di un agente gassificante ed altri reagenti (aria/ossigeno e/o acqua/vapore) conducendo ad una sua parziale combustione. Il processo nel complesso è formato concettualmente da tre fasi: una prima fortemente esotermica di combustione, una seconda di pirolisi ed infine la conversione del carbonio in gas (soprattutto CO2, H2, CH4; gassificazione propriamente detta. Benché nel processo di gassificazione venga consumata parte dell'energia termica posseduta dal combustibile originario, l'operazione risulta conveniente in quanto la combustione con combustibili gassosi risulta più facilmente regolabile e controllabile, non porta a formazioni di ceneri e permette il raggiungimento di temperature più elevate, per la possibilità di ridurre l'eccesso di comburente e di realizzare un suo preriscaldamento, utilizzando parte del calore del combustibile di gassificazione. La gassificazione consiste quindi, nell'ossidazione incompleta di una sostanza in ambiente ad elevata temperatura ( C) per la produzione di un gas combustibile (detto di gas di gasogeno o syngas), con potere calorifico inferiore, variabile tra i 4000 kj/nm3 ed i kj/nm3. La gassificazione si differenzia dalla combustione diretta per il minor rapporto aria/combustibile (sottostechiometrico) che impedisce una ossidazione completa del combustibile. Per gassificatore si intende, quindi, un impianto che a partire da vari materiali (fra cui determinati tipi di rifiuti) ricava combustibili gassosi impiegabili per la produzione di energia. PIROLISI La pirolisi è un processo di decomposizione termochimica di materiali organici, ottenuto mediante l applicazione di calore ed in completa assenza di un agente ossidante. In pratica, mentre riscaldando il materiale in presenza di ossigeno avviene una combustione che genera calore e produce composti gassosi ossidati, effettuando invece lo stesso riscaldamento in assenza totale di ossigeno il materiale subisce la scissione dei legami chimici originari con formazione di molecole più semplici. I prodotti della pirolisi sono gassosi, liquidi e solidi ed ottenuti in proporzioni che dipendono dai metodi di pirolisi e dai parametri di reazione. Quindi, la pirolisi dei rifiuti, utilizzando temperature comprese tra 400 e 800 C, converte il materiale dallo stato solido in prodotti liquidi (cosiddetto tar o olio di pirolisi) e/o gassosi (syngas), utilizzabili come combustibili o materie prime destinate a successivi processi chimici.

4 DISSOCIATORE MOLECOLARE Ulteriore tipologia di impianto, oggi in forte ascesa, è il dissociatore molecolare che si differenzia dai gassificatori tradizionali, poiché non utilizza altri combustibili, eccetto che nel periodo in cui viene portato a temperatura. E quindi non essendoci bisogno per esempio di metano per mantenere in temperatura il sistema, mancano le emissioni in atmosfera di questi combustibili. Il dissociatore molecolare utilizza un processo di scissione delle molecole organiche in molecole più semplici, di solito Monossido di Carbonio (CO), Idrogeno (H2) e Metano (CH4), che possono essere successivamente ossidate per liberare energia dei legami ed ottenere i prodotti stabili Anidride Carbonica (CO2) e Acqua, dai quali ricomincia il ciclo della vita. Per mezzo di tale processo sono generati dei gas, detti anche gas sintetici o syngas che, nelle applicazioni oggi operative, sono utilizzati per produrre energia elettrica o per la produzione combinata di energia elettrica e calore ( cogenerazione ). In particolare, dal syngas, si possono ottenere le seguenti forme di energia: termica, attraverso la loro combustione in una caldaia, come se si trattasse di metano o di gasolio; meccanica, in un motore a scoppio come fosse metano; elettrica, attraverso le celle a combustibile, o fuel cell, alimentate dall idrogeno, gas ottenibile attraverso un processo denominato Reforming. Tale gas può quindi essere utilizzato per produrre energia elettrica, nonché ovviamente calore.

5 SISTEMANORA Principali svantaggi degli impianti esistenti e caratteristiche peculiari del nuovo sistema NORA Come emerge da quanto detto in precedenza, tutti gli impianti citati (inceneritori, termovalorizzatori, gassificatori e dissociatori molecolari) sono affetti da alcune problematiche cui l impianto denominato NORA fornisce una soluzione ottimale. In particolare, gli inceneritori ed i termovalorizzatori, anche rispettando la normativa vigente, generano inquinanti (particelle non biodegradabili), il cui accumulo nel tempo assume valori insostenibili per l ambiente e la salute. Infatti è facile calcolare, ad esempio, che un impianto di termovalorizzazione ben costruito e costantemente correttamente condotto e mantenuto, avente una potenzialità di 300 t/d, scarica in atmosfera polveri con granulometria uguale o inferiore a pm10, nella seguente misura: per 4 mg/nm3 (ovvero il solo 40% del limite di legge) x 8 Nm3/kg (fumi) x kg/d x 330 d/anno = kg/anno = kg/15 anni Tutto quanto sopra detto può far concludere che la termovalorizzazione, per ragioni intrinseche al proprio processo, pur rispettando o migliorando gli standard previsti dalla normativa vigente, non può garantire un bilancio ambientale complessivo a medio termine con impatto tendenzialmente nullo. I gassificatori e i dissociatori molecolari, pur migliorando fino al 20% il grado di conversione in energia elettrica del syngas non riescono a sfruttarne tutto il contenuto energetico. Le caratteristiche dell impianto NORA NORA tende sia ad ottimizzare il prodotto della dissociazione molecolare (syngas) in modo da rendere le sue caratteristiche chimiche/termiche il più possibile costanti per la successiva combustione, al variare della natura delle biomasse caricate (e ciò attraverso un opportuno apporto alle biomasse di ossigeno, aria, vapore surriscaldato, ecc.), sia a sfruttare completamente il contenuto entalpico dello stesso syngas. NORA riduce al minimo tutte le operazioni di purificazione del gas stesso e dei fumi di fine processo, che, nei tradizionali impianti di dissociazione creano inutili perdite energetiche, oltre a costituire una fonte, sia pure ridotta, di inquinanti secondari. Tenendo presente che gli impianti esistenti hanno rendimenti che variano dal 60% dei termovalorizzatori (10% in energia elettrica e 50% in energia termica) al 70% dei gassificatori (20% in energia elettrica e 50% in energia termica), NORA si pone l obiettivo di invertire il rapporto oggi esistente tra energia termica ed elettrica generata, pur mantenendo elevato il rendimento totale dell impianto. Il processo trasforma in energia tutti i seguenti prodotti, che vanno conferiti in una piscina immediatamente chiusa dopo lo sversamento, con dimensioni di circa 100 metri cubi, identificati dal numero CER, con un residuo di circa il 5-6% per prodotto: Pneumatici fuori uso materiali misti materiali compositi legno imballaggi carta e cartone

6 plastica CDR(Ecoballe e parzialmente conformi rifiuti non biodegradabili Rifiuti urbani non differenziati. Il processo di conversione termica mediante il NORA produce gas perfettamente in linea alle odierne normative vigenti in materia di rifiuti con Rif. al CER (gas derivati) composto primcipalmente da CO, H2;, CH4;, CO2 etc. L impianto è in camera chiusa e non utilizza canne fumarie (camini). L impianto è modulare. Ogni modulo di circa 300 m2, riesce a trattare circa 10 tonnellate di prodotti al giorno. La visione del lay-out del processo e gli ulteriori dettagli tecnici di NORA, che sarà possibile ottenere già nelle prime fasi di analisi e trattativa per la vendita, potranno meglio chiarire e confermare le potenzialità di questo impianto.