Materiali ed energia estraibili dalla miniera rifiuti ing. Anzio Negrini Direttore di Mantova Ambiente Gruppo Tea
La nuova concezione dell attività ambientale mira ad individuare quell unicum che è l ambiente. Rifiuti, energia, acqua, aria e suolo, diventano un tutt uno, al cui presidio la stessa introduzione della tariffa rifiuti elegge i concessionari del servizio di igiene ambientale e non più di nettezza urbana. La ricerca del sistema ottimale di raccolta e smaltimento dei rifiuti deve essere quindi intesa come attività che affronta con approccio multidisciplinare, che considera tutto ciò che discende dal vivere un territorio, senza perdere mai di vista il problema ambientale complessivo. E partendo da questo approccio e dalla consapevolezza di poter incidere in maniera solo marginale sulla logica della generazione del rifiuto - inteso come quantità complessiva di materia di cui il cittadino ha bisogno di disfarsi - che abbiamo cominciato a considerare i rifiuti. I rifiuti sono materiali messi al posto sbagliato, nel mucchio selvaggio di nome cassonetto.
La ragione di fondo della raccolta domiciliare L azione più importate fra quelle svolte da chi raccoglie rifiuti è la prima: cioè quella che svolge il produttore all origine, allorquando genera il rifiuto. E necessario attivare la filiera virtuosa della raccolta domiciliare dei materiali, prima che gli stessi decadano allo stato di rifiuti, semplicemente per effetto della loro miscelazione. La fondamentale azione della separazione all origine dei rifiuti è semplificata dal fatto che ognuno di noi non produce rifiuti in simultanea, ma distintamente per singola tipologia. I rifiuti che produciamo ci scorrono in mano uno per volta.
I risultati della raccolta domiciliare Comune % RD INIZIO PAP Comune % RD INIZIO PAP Bigarello 76,11 2006 Piubega 77,39 2010 Borgoforte 83,51 2010 Ponti sul Mincio 68,60 2007 Bozzolo 80,92 2005 Rodigo 73,19 2003 Casaloldo 74,45 2010 Roverbella 78,40 2005 Casalromano 67,71 2005 Sabbioneta 84,70 2007 Ceresara 74,05 2010 San Giorgio di Mantova 82,80 2007 Dosolo 86,60 2008 San Martino dall Argine 78,35 2010 Gonzaga 80,80 2003 Suzzara 83,20 2004 Marmirolo 84,40 2006 Viadana 77,55 2009 Monzambano 73,40 2008 Virgilio 81,84 2010 Motteggiana 83,29 2010 Volta Mantovana 64,49 2010 Pegognaga 79 2010 PERCENTUALE MEDIA 78,07
ANDAMENTO DELLA RACCOLTA PORTA A PORTA NEI COMUNI GESTITI 100 90 80 70 60 50 % RD 40 30 20 10 0 Bigarello Borgoforte Bozzolo Casaloldo Casalromano Ceresara Dosolo Gonzaga Marmirolo Monzambano Motteggiana Pegognaga Piubega Ponti sul Mincio Rodigo Roverbella Sabbioneta San Martino dall'argine Suzzara San Giorgio di Mantova Viadana Virgilio Volta Mantovana
Convenienza energetica del riciclaggio La trasformazione della materia avviene a patto di una spesa energetica, che sarà tanto più grande quanto più vorremo modificare lo stato fisico in cui la materia si trova. Tanto più saremo prossimi allo stato fisico che desideriamo ottenere, tanto meno dispendioso risulterà essere il percorso per ottenere la nostra trasformazione. Il vetro che deve rimanere vetro, la carta che deve restare carta, l alluminio che deve restare allumino ed il ferro che deve rimanere ferro, accorciano decisamente il cammino energetico che dobbiamo percorrere. Riciclare i rifiuti permette di salvaguardare l ambiente non solo perché recuperiamo materia, ma anche per un evidente risparmio energetico ottenibile dalle diverse modalità produttive.
Il vetro Per la produzione del vetro è necessario utilizzare il 72% di silice (1), il 13% di carbonato di calcio (2) e il 15% di carbonato di sodio (3), che permette di abbassare la temperatura di fusione durante il processo produttivo, in modo da risparmiare energia. L energia totale di fusione (E tot) necessaria per produrre il vetro da materie prime è la somma delle energie necessarie per fondere le tre quantità citate. E tot = E1+E2+E3 E1 = m1 Csp1 ( T) E2 = m2 Csp2 ( T) E3 = m3 Csp3 ( T) dove m1, m2 e m3, Csp1, Csp2, Csp3 sono rispettivamente le masse e i calori specifici relativi ai tre componenti principali. T è la variazione termica tra la temperatura ambientale e quella di fusione.
Per il calcolo consideriamo una temperatura ambientale di 298 K e una temperatura di fusione di 1873 K; Csp1 = 0,703 (kj/kg K); Csp2 = 1,05 (kj/kg K); Csp3 = 1,23 (kj/kg K) e un T = 1575 K. Per produrre 1 kg di vetro è necessario utilizzare il 20% di materie prime in più e da queste considerazioni si ricava che: E1 = 797 kj; E2 = 215 kj; E3 = 291 kj e E1+E2+E3 = 1303 kj, ma per produrre 1kg di vetro bisogna incrementare tale energia del 20 % e quindi l energia totale necessaria è pari a 1,2 1303 kj = 1563 kj. Se produciamo il vetro da materiale riciclato, si nota che da 1kg di rottame di vetro, si ricava 1kg di prodotto nuovo e inoltre la temperatura di fusione si abbassa da 1873 K a 1673 K. Quindi, considerando Csp = 0.837 (kj/kg K) e un T pari a 1375 K, si ricava che E = 1151 kj. La differenza energetica è pari a 412 kj/kg (0,115 kwh/kg), equivalente ad un risparmio energetico del 35%.
I metalli ferrosi ACCIAIO Per i metalli il risparmio è ancora più marcato. Per produrre una tonnellata di acciaio da materie prime è necessario un quantitativo energetico di 33.000 MJ, mentre lo stesso quantitativo ricavato da materiale riciclato richiede da 12.000 a 17000 MJ. Si ha quindi un risparmio energetico medio di 18.000 MJ/t, intorno al 43%. (fonte Cna) ALLUMINIO La produzione di alluminio da materiale riciclato permette un risparmio energetico di 183.381 MJ/t, intorno al 95%. (fonte Cial) Il recupero di energia per incenerimento, nel caso del vetro e del metallo che non sono combustibili, non è possibile. Da ciò si deduce che il riciclo del vetro e del metallo è un percorso obbligato, sia per la convenienza energetica, che per la salvaguardia ambientale.
Carta, plastica e umido CARTA E CARTONE Il risparmio di energia è intorno a 14.000 15.000 MJ a tonnellata di prodotto finito, dato che per la produzione di carta riciclata non è necessario agire per separare la cellulosa dalla lignina. Si ottiene una percentuale di risparmio energetico che va dal 360% al 900%. (fonte Comieco) PLASTICA Il risparmio energetico è ottenibile grazie ad una separazione per tipologia di materiale, in particolare per quanto riguarda PET e PVC. Per PET e PVC, si risparmia: 30.000 MJ e 15.000 MJ per tonnellata. (fonte Ambiente Italia) UMIDO Il recupero di energia da RIFIUTO BIODEGRADABILE, attraverso la digestione anaerobica in discarica, permette una produzione di biogas che fornisce un valore energetico di 0,47 kwh/m³ (1692 kj/m³), mentre in un allevamento zootecnico si arriva in media alla produzione di 500 m³/a di biogas per ogni tonnellata di rifiuto, equivalenti a circa 1,35 kwh/a t /4860 kj/a t.
Risparmio energetico del riciclo Risparmio [MJ/t] % Acciaio 18.000 43 Alluminio 183.381 95 Vetro 412 35 Secco 16.747 vedi valutazioni specifiche Umido 2.730 vedi valutazioni specifiche Carta/cartone 15.000 360 900 Pet 30.000 n.d. Pvc 15.000 n.d.
Risparmi energetici [MJ/t] 200.000 180.000 160.000 140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0 18.000 Acciaio 183.381 Alluminio Vetro 412 16.747 15.000 30.000 15.000 2.730 Secco Umido Carta/Cartone Pet Pvc
Gli effetti dell estensione del pap Il caso Suzzara Dal novembre del 2004 anche il Comune della Città del Premio ha deciso di passare alla raccolta domiciliare del rifiuto, dopo aver raggiunto livelli di raccolta differenziata che si possono considerare come limiti di sistema, per superare i quali è necessario, appunto, cambiare sistema. L esperienza di Suzzara può diventare un modello anche in realtà urbane apparentemente inadatte alla raccolta puntuale. Le reazioni delle persone, inizialmente refrattarie alla novità, si sono a poco a poco trasformate in convinta approvazione del metodo e l equità contributiva derivante dalla determinazione puntuale della tariffa, ha fortemente contribuito a decretare il gradimento del sistema.
Il servizio di raccolta rifiuti a Suzzara, prima del novembre 2004, riproduceva la più classica impostazione: 509 cassonetti stradali per la raccolta del rifiuto indifferenziato 81 campane per il vetro 64 campane per la carta 68 campane per la plastica Consumando 43.366,93 litri di gasolio all anno, pari ad un dispendio energetico di 1.575.743,64 MJ e recuperando energia: Quantità raccolta (t) Recupero energetico (MJ) Carta 421,15 t 6.317.190 Alluminio 4,90 t 899.153,72 Acciaio 22,06 t 397.159,20 Secco 5.321,22 t 46.785.656,18 Vetro 463,35 t 190.901,19 Plastica 181,96 t 4.912.920
Considerato il maggior impiego di mezzi necessari per la raccolta domiciliare di tutte le frazioni di rifiuto, i consumi si sono modificati nel seguente modo, distinti per singola frazione raccolta: Litri di gasolio Consumo di energia (MJ) Carta 8.910,20 323.753,40 Vetro/metalli 13.278,85 482.488,92 Plastica 8.252,40 299.852,14 Umido 18.083,52 657.067,30 Secco 14.262,65 518.235,44
A fronte di tale maggior spesa energetica per effettuare la raccolta, si ha un recupero di energia dovuto alla pratica del riciclaggio pari a 64.514.826,94 MJ: Quantità raccolta (t) Recupero energetico (MJ) Carta 1.229,76 18.446.400 Alluminio 8,61 1.578.910,41 Acciaio 38,72 696.960 Umido 2.145 5.855.399,55 Secco 1.320,83 22.120.204,18 Vetro 813,15 335.017,80 Plastica 573,41 15.481.935
Si è ipotizzato di portare in combustione tutto il residuo raccolto e di recuperare le singole quantità di differenziata ottenibili con le due tecniche analizzate. Si è tenuto conto anche del diverso potere calorifico che possiede il secco raccolto con cassonetti ed il secco raccolto con la tecnica domiciliare (rispettivamente 2100 kcal/kg e 4.000 kcal/kg), oltre che stimare una produzione di energia dalla fermentazione della frazione umida raccolta separatamente, pari a 2730MJ/ton. Recupero energetico[mj] 70.000.000,00 60.000.000,00 50.000.000,00 40.000.000,00 30.000.000,00 20.000.000,00 10.000.000,00 0,00 Carta Alluminio Acciaio Umido Secco Vetro Plastica tot.
E evidente un maggior consumo energetico nella fase della raccolta domiciliare di 2.281.397,20 MJ ed un maggior risparmio di energia con i recuperi del riciclo dei rifiuti di 64.514.826,94 MJ. Raccolta tradizionale Raccolta domiciliare Differenza Energia necessaria alla raccolta (MJ) 1.575.743,64 2.281.397,20-705.653,56 Energia recuperata dai materiali (MJ) 59.502.980,29 64.514.826,94 5.011.846,65 Energia risparmiata (MJ) 57.927.236,65 62.233.429,74 4.306.193,09
Energia recuperata us energia spesa Risparm io Energetico Energia spesa Risparmio energetico Energia recuperata
Conclusioni Pensando di estendere il modello Suzzara all intera provincia di Mantova si potrebbe ottenere un saldo attivo di 30.120,49 MWh (108.433.781,92 MJ) per ogni anno; come dire che la provincia di Mantova è in grado di attuare un risparmio pari alla produzione di una centrale di 4,02 MW di potenza. La tecnica della raccolta domiciliare è un settore maturo e viene padroneggiata con dimestichezza tale da ritenerla applicabile nella quasi totalità dei territori. E ormai ben individuato un sistema Mantova nuovo, che non è solo un diverso modo di raccolta, ma si rivela essere un vero e proprio sistema di smaltimento, che permette di trasformare l assillo di doversi disfare di una porzione di materia che potrebbe solo nuocere, in una risorsa da riutilizzare con facilità e profitto per tutti.