UTILIZZO DEL CSS: ESPERIENZE E PROSPETTIVE Sergio SCOTTI Ecodeco S.r.l. Gruppo A2A, Cascina Darsena, 27010 Giussago - ITALY e-mail: sergio.scotti@ecodeco.it Riassunto La strategia di smaltimento dei Rifiuti Solidi Urbani, prevede, dopo il recupero di materia per riciclo, il recupero di energia dalla Frazione Residua, ovvero da quanto rimane dopo raccolta differenziata. Un possibile metodo di recupero energetico è rappresentato dalla cocombustione. Il recepimento della normative europea, UNI EN/TS 15359 che ha introdotto il concetto dei Combustibili Solidi Secondari (CSS), induce la revisione della norma UNI 9903-1 che definisce le caratteristiche del combustibile da rifiuti. Vengono presentati alcuni esempi di impianti di produzione di CSS utilizzato in cocombustione in cementeria in Italia e in Gran Bretagna. Viene infine discusso il ruolo degli impianti che producono CSS alla luce della possibile evoluzione delle caratteristiche della Frazione Residua e si accenna alla possibilità di una transizione del CSS da rifiuto a prodotto. Parole chiave: MBT, CSS, CDR, RSU, Smaltimento dei rifiuti; Co-combustione; Cementeria 1. INTRODUZIONE La base della strategia per lo smaltimento dei Rifiuti Solidi Urbani è il recupero di materia per riciclo. Studi tipo Life Cycle Assessment (LCA) concordano sull indubbio vantaggio ambientale di questa pratica. La richiesta di energia per la produzione di beni in entrambi i casi è mostrata in figura 1. Figura 1.: Richiesta di energia per la produzione di beni a partire da materie prime e materie recuperate dai rifiuti (E. Favoino 2010).
Nei bacini in cui è stata implementata una raccolta differenziata spinta, i materiali recuperati raggiungono il 70% del totale. Rimane un 30% di Frazione Residua a cui deve aggiungersi la quota dei materiali scartati dagli impianti di pulizia delle frazioni recuperate. In totale, nel migliore dei casi, la Frazione Residua da trattare risulta pari al 40% del totale dei rifiuti prodotti. 2. TRATTAMENTO DELLA FRAZIONE RESIDUA E PRODUZIONE DI COMBUSTIBILE SOLIDO SECONDARIO La frazione residua non è biologicamente inerte in quanto può essere contaminate da residui biologici, come mostrato nella Tabella 1. Tabella 1.: Caratteristiche della Frazione Residua dopo raccolta differenziata, confrontata con il rifiuto urbano non trattato. CARATTERISTICHE DEL RIFIUTO URBANO TAL QUALE E DEL RIFIUTO RESIDUO Comp. % del RU tal quale % Raccolta Diff. % Mat. raccolto diff Comp. % del Rif. residuo % H2O del rif. residuo % acqua del Frazioni RU tal quale Carta 25 5 80 20 16,29 3,26 Plastica 15 0,75 70 10,5 14,66 0,73 Cucina e verde 40 28 85 34 19,54 13,68 Fraz. comb. 8 0,8 0 0 26,06 2,61 Fraz non comb. 12 1,2 40 4,8 23,45 1,17 TOTALE 100 35,75 69,3 100,00 21,45 Presenza di organico e umidità provocano emissioni di odori e biogas come evidenziato nella tabella 2. Tabella 2.: Potenziale di produzione di Biogas (ABP) del Rifiuto Residuo confrontato con quello del RU non selezionato. ABP ABP del RU tal quale (Nl/Kg DM) ABP del Rif. Res. (Nl/Kg DM) Frazioni Comp. % del RU tal quale Comp. % del Rif. Res. Carta 25 130 16 85 Plastica 15 0 15 0 Cucina e verde 40 78 20 38 Fraz. comb. 8 1 26 5 Fraz. non comb. 12 0 23 0 TOTAL 100 209 100 127 Per queste ragioni, lo stoccaggio ed eventualmente smaltimento diretto a discarica sono problematici.
Si possono individuare due alternative di trattamento per questa frazione: incenerimento diretto o trattamento con impianti meccanici biologici (MBT) che trovano naturale completamento nella produzione di Combustibile da Rifiuti. La nuova normativa in materia ha introdotto modifiche nella definizione di questo tipo di combustibile. Nel D.lgs. 152/2006 si faceva riferimento al Combustibile da Rifiuti di qualità normale e CDR-Q definiti sulla base delle norme tecniche UNI 9903-1. Nel D.lgs. 205/2010 tale combustibile è indicato con la nuova denominazione di CSS (Combustibile Solido Secondario) mentre si fa riferimento alle norme tecniche UNI CEN TS 15359. E inoltre abolita la definizione di CDR e CDR-Q e la possibilità di utilizzare rifiuti speciali non pericolosi in quantità non superiori al 50% in peso. Il riferimento alla normativa europea impone una revisione della norma UNI 9903-1, La bozza di tale revisione, in sintesi, amplia l origine dei CSS prima applicabile ai rifiuti urbani e ne moltiplica le classi di qualità. Tabella 3.: Classi di qualità del CSS. In particolare, per i CSS con CER 191210 e 191212 per i quali esistono dati consolidati di composizione, indica i valori massimi di alcuni parametri. Tabella 4.: Parametri di riferimento per i CSS derivati da CER 191210 e 191212.
3. LA CO-COMBUSTIONE DEL CSS Evitando di entrare nel merito di scelte strategiche di bacino a favore di una o dell altra tecnologia, le quali non possono prescindere dall analisi delle particolari condizioni locali dell iniziativa, in linea generale la produzione di CSS per la co-combustione risulta particolarmente vantaggiosa dal punto di vista ambientale. Un esempio è il caso del sistema di produzione di CSS e suo utilizzo nell impianto ENEL di Fusina (M. Grosso, L. Rigamonti, S. Paoli, G. Teardo 2010) i cui risultati sono mostrati in Figura 2. Figura 2.: Estratto dallo studio LCA per l impianto di produzione di CSS e utilizzo in cocombustione nella centrale ENEL di Fusina ( ) confrontato con differenti scenari che prevedono la termoutilizzazione diretta del rifiuto in sostituzione di equivalenti centrali a gas o carbone (scenari n. 2) e dello scenario in cui la produzione di CSS è seguita dalla sua combustione in un impianto dedicato a letto fluido (scenari 3) in sostituzione di un equivalente centrale a carbone. Anche quando le distanze di trasporto sono consistenti, il sistema basato sulla produzione e l utilizzo di CSS in co-combustione risulta vantaggioso. Nella figura che segue è presentata una sintesi dello studio LCA per il sistema costituito dall impianto di produzione di CSS di Lacchiarella (Mi), e dalla cementeria che lo utilizza situata a Ternate (Va), ad una distanza di 80 km (S.Scotti, 2008). Gli scenari confrontati sono stati: Scenari 1 e 2: produzione e co-combustione di CSS con smaltimento dei residui in discarica equipaggiata con differenti sistemi di raccolta del biogas. Scenario 3: scenario di riferimento in cui si ipotizza di smaltire in discarica il Rifiuto Residuo. Scenari 4 and 5: il rifiuto residuo è inviato direttamente a termovalorizzazione con recupero di energia e con recupero o meno di calore (teleriscaldamento).
Figura 3.: Estratto dallo studio LCA per l impianto di produzione di CSS di Lacchiarella (Mi) e utilizzo in co-combustione presso la cementeria di Ternate (Va). Nello specifico, il principale vantaggio della co-combustione è quello ovvio di evitare la costruzione di nuovi impianti di termovalorizzazione. Inoltre, il CSS è usato in processi con alta efficienza energetica e permette la diminuzione dell utilizzo di combustibile fossile. Infine, nel caso della co-combustione in cementeria, le ceneri sono innglobate nel clinker. Figura 4.: Vantaggi specifici della co-combustione in cementeria. La principale caratteristica richiesta dagli utilizzatori di CSS in co-combustione è la costanza nel tempo dei parametri caratteristici (PCI, % Umidità, Cl, ecc.). Solamente in tal modo è possibile impostare una ricetta di sostituzione stabile che eviti continui aggiustamenti del set up del processo di combustione. Negli esempi he seguono, il metodo utilizzato per calibrare le caratteristiche del CSS è l applicazione della bioessiccazione prima della successiva
produzione. Tale combinazione permette di ottenere un prodotto di qualità costante anche in presenza delle inevitabili fluttuazioni degli stessi parametri nel materiale in entrata al trattamento. Figura 5.: fluttuazione del Potere Calorifico Inferiore o P.C.I.) nel Rifiuto Residuo, nel materiale bioessiccato e nel CSS finale. La bioessiccazione consiste in un trattamento aerobico che trasforma in CO 2 la parte organica putrescibile ancora presente nel Rifiuto Residuo. La temperatura della massa di rifiuti si alza e l acqua contenuta della massa evapora. Il processo termina quando la bassa umidità non risulta più compatibile con l attività microbiologica. 4. ANALISI DI DUE IMPIANTI DI PRODUZIONE DI CSS Nel seguito vengono presentate le schede di due impianti di produzione di CSS basati sulla tecnologia Ecodeco. Con tale processo, ad oggi, sono trattate oltre 1.100.000 t/anno di rifiuto residuo e sono prodotte più di 200.000 t/anno di CSS. Tabella 5.: Impianti basati sul la tecnologia Ecodeco di bioessiccazione. Impianto Inizio attività Potenzialità (t/y) Rifiuto Giussago (PV) IT Febbraio 1996 40,000 RW Corteolona (PV) IT Settembre 1996 120,000 RW Bergamo IT Dicembre 1998 60,000 RW Montanaso (LO) IT Maggio 2000 60,000 RW Lacchiarella (MI) IT Novembre 2002 115,000 RW+OR Cavaglià (BI) IT Maggio 2003 120,000 RW Villafalletto (CN) IT Settembre 2004 80,000 RW+NBW Frog Island (U.K.) Settembre 2006 180,000 RW Dumfries (U.K.) Novembre 2006 65,000 RW Jenkins Lane (U.K.) Agosto 2007 190,000 RW Heraklion, Crete (GR) Maggio 2010 75,000 RW
Hespin Wood (UK) Ottobre 2011 75,000 RW Castellon (SP) Gennaio 2012 70,000+33,000 RW+OR Cedrasco (IT) Maggio 2012 45,000 RW RW= Rifiuto Residuo; OW= Rifiuto Organico; NBW=Rifiuto Non Biologico Impianto di Frog Island (Rainham, Essex GRAN BRETAGNA). Questo impianto è attivo dal 2006 ed è gestito da Shanks Group p.l.c. Tratta 180.000 t/anno di rifiuti. Il CSS prodotto è inviato a differenti cementerie. Le caratteristiche dell INPUT/OUTPUT dell impianto sono riassunte nella tabella che segue. Tabella 6.: Bilancio di massa e caratteristiche di INPUT/OUTPUT dell impianti di Frog I- sland. Perdita di Peso = acqua evaporata + organico trasf. in CO 2 + percolato. IN Frazione Residua 100 % OUT Perdita di Peso 30 % Organico 32 % OUT Residui e recuperi 30 % Plastica 20 % OUT CSS 40 % Carta 18 % Umidità < 18 % Legno 2 % PCI** > 16.000 kj/kg Tessuto 12 % Cl (% ss) < 0,8 Vetro 3 % Pb*** (mg/kg ss) < 50 Metalli 5 % Cr (mg/kg ss)< 30 Altro* 8 % Cu**** (mg/kg ss) < 20,0 TOTALE 100 % Mn (mg/kg ss) < 90,0 Umidità 39 % Ni (mg/kg ss) < 10 PCI** 10.000 kj/kg As (mg/kg ss) < 0,5 Cd (mg/kg ss) < 0,5 Hg (mg/kg ss) < 0,4 Tl (mg/kg ss) < 0,5 IPA (mg/kg ss) nd PCB (mg/kg ss) nd PCDD/PCDF (ng/kg ss) nd * inerti, cuoio, batterie, tess. sanitari /**Potere Cal Inferiore/*** Volatile/**** Solubile Impianto di Villafalletto (Cuneo, Regione Piemonte ITALIA) Questo impianto è attivo dal 2004 ed è gestito in partnership da Ecodeco. Tratta 80.000 t/anno di una miscela di rifiuto residuo e rifiuti speciali. Il CSS prodotto è inviato alla cementeria di Robilante (Cuneo). Le caratteristiche dell INPUT/OUTPUT dell impianto sono riassunte nella tabella che segue.
Tabella 7.: Bilancio di massa e caratteristiche di INPUT/OUTPUT dell impianti di Villafalletto. Perdita di Peso = acqua evaporata + organico trasf. in CO 2 + percolato. IN Frazione Residua 85% OUT Perdita di Peso 24 % Organico 29 % OUT Residui e recuperi 41 % Plastica 18 % OUT CSS 35 % Carta 26 % Umidità < 18 % Legno 2 % PCI** > 20.000 kj/kg Tessuto 4 % Cl (% ss) < 0,8 Vetro 6 % Pb*** (mg/kg ss) < 50 Metalli 3 % Cr (mg/kg ss) < 30 Altro* 12 % Cu**** (mg/kg ss) < 20 TOTALE Mn (mg/kg ss) < 90 sulla Frazione Residua 100 % Ni (mg/kg ss) < 10 Moisture 3,0 % As (mg/kg ss) < 0,5 NCV** 11.100 kj/kg Cd (mg/kg ss) < 0,5 IN Rifiuti speciali 15 % Hg (mg/kg ss) < 0,4 Umidità 17 % Tl (mg/kg ss) < 0,5 PCI** 24.000 KJ/kg IPA (mg/kg ss) < 2 PCB (mg/kg ss) < 0,3 PCDD/PCDF (ng/kg ss)< 4 * inerti, cuoio, batterie, tess. sanitari /**Potere Cal Inferiore/*** Volatile/**** Solubile 5. RUOLO DEGLI IMPIANTI DI PRODUZIONE DI CSS NELL EVOLUZIONE DEGLI SCENARI DI PRODUZIONE DEL RIFIUTO Dai dati storici degli impianti in funzione (il primo impianto Ecodeco iniziò la produzione nel 1996, l ultimo quest anno), e dai dati degli impianti che operano in contesti in cui sono presenti diversi livelli di raccolta differenziata, è possibile fare previsioni attendibili sulle performances di questo tipo di impianti in differenti scenari (S.Scotti, 2007). A titolo di esempio si riportano i risultati della raccolta differenziata in programma nella città di Glasgow (U.K.) dell influenza su di un ipotetico impianto di recupero materiali e produzione di CSS basato su tecnologia Ecodeco (www.glasgow.gov.uk). In entrambi i casi si prevede di produrre un CSS di 12.000 kj/kg di PCI. Questo dato deve essere valutato insieme al dato di recupero di materiali post trattamento (carta, plastica, inerti, metalli) che, in entrambi i casi, si attesta al 20% in peso rispetto ai quantitativi in ingresso all impianto.
Figure 6.: Composizione attesa del Rifiuto Residuo della città di Glasgow e perdita di peso della bioessiccazione nei diversi scenari di raccolta differenziata (R.D.) previsti. 6. PROSPETTIVE FUTURE Il D. Lgs 205/2010 Articolo 184-ter (Cessazione della qualifica di rifiuto) recita: 1. Un rifiuto cessa di essere tale, quando è stato sottoposto a un'operazione di recupero, incluso il riciclaggio e la preparazione per il riutilizzo, e soddisfi i criteri specifici, da adottare nel rispetto delle seguenti condizioni: a) la sostanza o l'oggetto è comunemente utilizzato per scopi specifici; b) esiste un mercato o una domanda per tale sostanza od oggetto; c) la sostanza o l'oggetto soddisfa i requisiti tecnici per gli scopi specifici e rispetta la normativa e gli standard esistenti applicabili ai prodotti; d) l'utilizzo della sostanza o dell'oggetto non porterà a impatti complessivi negativi sull'ambiente o sulla salute umana. In linea teorica, tutti i punti a)-d) sono soddisfabili, almeno nel caso si consideri CSS da Rifiuto Urbano o Rifiuto Residuo. La storia e la mole di dati statistici su performances impiantistiche della co-combustione sono consistenti, così come risulta consolidata la tecnica di produzione di CSS. In questo quadro, consolidare un percorso di end of waste per alcune categorie di CSS sarebbe giustificato. BIBLIOGRAFIA 1. E. Favoino (2010), Ridurre i rifiuti a partire dai RUR, rifiuti urbani residui Symposium Zero Wastes, Capannori ITALY. 2. M. Grosso, L. Rigamonti, S. Paoli, G. Teardo (2010) Co-combustione di CDR in una centrale termoelettrica a carbone: Valutazione con approccio del ciclo di vita Third International symposium on Energy fro Biomass and waste, Venice ITALY.
3. S. Scotti (2008) System of RDF production and cement factory utilisation: environmental analysis of an industrial example, Second International Symposium on Biomass and Waste Venice ITALY. 4. http://www.cembureau.eu/sites/default/files/documents/production%20in%20cb_eu 27.pdf 5. S. Scotti (2007) MBT Hannover Symposium Suitability of MBT Facilities in Treatment of Different Kinds of Wastes MBT Hannover Symposium. Hannover GERMANY. 6. http://www.glasgow.gov.uk/nr/rdonlyres/fc2fe19a-3fae-44ef-9ace- 9333DD882DF4/0/WasteStrategy101Jpublishedversion.pdf