Le tecnologie di trattamento, recupero e smaltimento. Schema dei processi in essere e sviluppi tecnologici. Prof. Roberto Fazioli Roberto.Fazioli@unife.it Dipartimento di Economia e Management, Università di Ferrara
TECNOLOGIE/IMPIANTI PER LA GESTIONE DEI RIFIUTI Selezione meccanica Trattamenti Meccanico-Biologici (TMB) Compostaggio Combustione (incenerimento) Discarica (interramento) Trattamenti chimico-fisici
Flussi relativi a sistema integrato con mix di cicli di gestione dell indiff.to Raccolta differenziata dell umido RU 60 40 Raccolte differenziate Raccolta del rifiuto indifferenziato TRATT. MECC.-BIOL. Compostaggio SELEZIONE MECCANICA Trattamenti (selezione) 6 Eventuali pretrattamenti di selezione 6 19 25 Incenerimento con recupero energetico Sistema produttivo Discarica
Il ciclo tecnologico di gestione della frazione indifferenziata del rifiuto urbano può essere realizzato in diversi modi, cui corrispondono elementi di impatto e sostenibilità differenti. Anche se quantificabili, essi non sono facilmente confrontabili tra loro per dar luogo ad una scala di valori universalmente accettata e condivisa. Non deve pertanto sorprendere la notevole differenziazione che si riscontra, tanto a livello nazionale che internazionale, nelle varie situazioni ed ambiti territoriali, anche avanzati.
L impianto di incenerimento Alimentazione rifiuti Produzione vapore Depurazione fumi Produzione en. elettrica Accettazione rifiuti Sistema di controllo Stoccaggio rifiuti Incenerimento Rimozione scorie
CO2, H2O, residui inquinanti RIFIUTI energia elettrica turbina combustione Fumi caldi vapore caldaia Fumi abbattimento inquinanti, filtri forno recupero energetico depurazione fumi rifiuti
Cicli applicati in Italia per la valorizzazione energetica dell indifferenziato residuale combustione del rifiuto indifferenziato tal quale ; combustione della sua sola frazione secca; produzione e combustione di CDR da selezione meccanica; produzione e combustione di CDR da bio-essiccazione.
Conferimento dei RSU a bocca d impianto 100 Incenerimento 27 Ceneri e scorie Discarica Recupero energetico da RU: incenerimento del tal quale
Selezione meccanica 35 CDR Incenerimento (inceneritori o impianti industriali) Frazione organica Biostabilizzazione Residui 10 Ceneri e scorie 5 35 Discarica Recupero energetico da RU: : CDR da selezione meccanica
Trattamento biologico CDR Incenerimento (inceneritori o impianti industriali) Selezione meccanica 55 Ceneri e scorie 10 15 Residui Discarica Recupero energetico da RU: : CDR da bioessiccamento
Emissioni in atmosfera ed energia prodotta Indifferenziato combusto (%) Fumi per tonn. di indiff. Nm 3 Fumi per tonn. combusta Nm 3 Energia elett. prodotta KWh Combustione tal quale 100 4.700 4.700 560 Combustione fraz. secca 55 3.600 6.545 470 Combustione CDR 33 2.400 7.270 350
Fabbisogno di discarica Scorie, ceneri e scarti (kg) Totale comprensivo di FOS (kg) Combustione tal quale 270 270 Combustione fraz.ne secca 185 375 Combustione CDR 291 521
La valenza ambientale del recupero di energia da rifiuti 1. Contributo alla riduzione delle emissioni di gas serra 2. L inceneritore come emettitore nullo in termini di impatto globale Da molti anni tutte le realizzazioni impiantistiche (non solo ambientali) sono oggetto di contestazioni da parte delle popolazioni interessate e, anche se meno frequentemente, dalle amministrazioni locali. Sugli impianti di incenerimento si focalizza in genere il massimo del dissenso. Tali contestazioni sono oggi fondamentalmente strumentali, essendo superati, negli impianti moderni, i problemi ambientali tipici di questa fase del ciclo di gestione dei rifiuti.
Stima delle emissioni di diossine in Germania negli anni 1990 2000 Anni 1989-90 Anni 1994-95 Anni 1999-2000 g TE/a % g TE/a % g TE/a % Incenerimento Rifiuti 400 33,0 32 11,0 < 2 < 3 Industria metallurgica 750 62,0 220 75,3 < 40 < 57 Centrale termoelettrica 5 0,4 3 1,0 < 3 < 5 Caldaie industriali 20 1,6 15 5,1 < 10 < 15 Altri processi termici 1 0,1 < 1 < 0,3 < 1 < 1 Crematori 4 0,3 2 0,7 < 2 < 3 Traffico 10 0,9 4 1,4 < 1 < 1 Combustione domestica 20 1,7 15 5,1 10 < 15 T O T A L E 1210 100 292 100 < 70 100 Fonte: UBA Agenzia Federale Tedesca per l Ambiente
Le origini del problema Rifiuti e sviluppo sostenibile La gerarchia delle priorità L importanza della Raccolta differenziata I sistemi territoriali di gestione Le tecnologie di trattamento, recupero e smaltimento Le nuove tecnologie
Tecnologie avanzate e/o innovative TMB bioessiccazione Digestione anaerobica Trattamenti termo-meccanici o meccano-chimici (pressoestrusione, Thor, stabilizzazione chimica ecc.) Discarica bioreattore Principi attivi di origine vegetale
Ipotesi di ciclo di gestione dell indifferenziato per flussi medio-bassi Perdite di processo 10 50.000 t/a TMB 2 materiali CDR 15-25 Produzione combustibili derivati Tecnologie innovative di rec.ro energetico FOS al riutilizzo 3 Scarti 10-20 FOS 10 Co-incenerimento con rifiuti speciali discarica Bioreattore energia
Tecnologie innovative di valorizzazione energetica Si basano essenzialmente su processi di: GASSIFICAZIONE PIROLISI Spesso in combinazione tra loro nonché sull uso della TORCIA AL PLASMA
GASSIFICAZIONE DI TIPO "TERMICO" RIFIUTO PIROLISI/ GASSIFICAZIONE SYNGAS GREZZO COMBUSTIONE FUMI GENERATORE DI VAPORE TRATTAMENTO FUMI CAMINO VAPORE CENERI/CHAR PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA RESIDUI COMBUSTIONE IN 2 STADI (INCENERIMENTO) Ceneri GASSIFICAZIONE DI TIPO "ELETTRICO" RIFIUTO PIROLISI/ GASSIFICAZIONE SYNGAS GREZZO TRATTAMENTO GAS SYNGAS PULITO TURBINA / MOTORE ENDOT. CAMINO CENERI/CHAR RESIDUI TAR PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA
Convenzionale e Nuovo a confronto Combustione Gassificazione/pirolisi Impatto ambientale: Molto buono Potenzialmente migliore Recupero energetico: Buono Potenzialmente superiore Recupero sottoprodotti e residui: In sviluppo Migliore anche se mercato non stabile. Potenziale recupero di materia. Aspetti tecnici Tecnologia consolidata ed affidabile Problematiche tuttora irrisolte (1) Aspetti gestionali: (2) Definiti e controllabili Non ancora dimostrati Costi di investimento ed esercizio: Piuttosto elevati, ma definiti Non facilmente definibili, ma similari a combustione o superiori (1) Pulizia del gas di sintesi, alimentazione rifiuti e scarico residui, difficoltà di scale up, elevati consumi endogeni, ecc. (2) Controllo del processo, affidabilità, richiesta di manutenzione, sicurezza
In generale, le tecnologie innovative di Valorizzazione energetica dei rifiuti urbani non hanno ancora raggiunto un livello di sviluppo definibile come commerciale. Fanno eccezione la gassificazione termica e alcune applicazioni della torcia plasma