Impianti innovativi
per lo smaltimento localizzato a ridotto impatto ambientale di rifiuti urbani ed industriali
Dott. Ing. Pietro Capaldi
Dipartimento di Energia e Trasporti CNR
PIETRO CAPALDI DET-CNR 22 Aprile 2009 - Cagliari
IL CICLO INTEGRATO DEI RIFIUTI
y L’attuale sistema di smaltimento integrato dei rifiuti ruota intorno ai termovalorizzatori a combustione diretta, siano essi di ultima generazione alimentati con RUR (da differenzazione spinta come Milano, Brescia, Parigi, Amsterdam) che alimentati con CDR (in impianti meno recenti e differenzazione meno spinta);
y In entrambi i casi è necessario un certo processo di pretrattamento e selezione per evitare la combustione di sostanze non idonee ed altamente inquinanti;
y Il ciclo integrato è molto complesso a causa dell’elevato numero di fasi interconnesse, oltre ad essere molto oneroso in termini economici (avviamento e gestione).
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IL CICLO INTEGRATO DEI RIFIUTI
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IL CICLO INTEGRATO DEI RIFIUTI:
LA SOSTENIBILITA’ DEL PROCESSO
y Un ciclo integrato è rigido e critico nella gestione ed è da ottimizzare attentamente per ottenere la sostenibilità
economica e finanziaria nel lungo periodo;
y E’ poco flessibile rispetto alla variabilità della domanda del mercato dei materiali riciclati (combustione diretta) non consentendo lo smaltimento del “non pregiato”;
y Bilancio critico tra energia e/o materia recuperata e fonti primarie utilizzate (inquinamento ed energia da trasporto
y Situazione difficile in Italia a causa delle percentuali “non europee” di raccolta differenziata, dovute alla specifica situazione sociale ed organizzativa (specie nel Sud).
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y Tali considerazioni suggeriscono un approccio diverso.
DIVERSE SPECIFICHE RICHIESTE AGLI IMPIANTI
y Possibilità di trattamento di rifiuti poco differenziati;
y Ridotte dimensioni ed impatto visivo (accettazione delle comunità locali – Sindrome di NIMBY);
y Limitazione del bacino di raccolta, con smaltimento in loco e riduzione di costi ed inquinamento da trasporto;
y Emissioni inquinanti specifiche pari o migliori delle BAT e ridotte in assoluto (no concentrazione locale);
y Tecnologie già industrializzate e non sperimentali;
y Ridotti tempi di costruzione ed avviamento; y Costi specifici €/ton‐ora di rifiuto competitivi con le BAT, sia rispetto al costo dell’impianto che alla conduzione dello stesso;
y Bilancio energetico largamente positivo;
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ALCUNI SISTEMI NON CONVENZIONALI
y GASSIFICAZIONE: sistemi già industrializzati per piccole e medie taglie, anche se dal costo specifico piuttosto elevato. Processo più efficace della combustione diretta rispetto ad emissioni e rendimento. Necessario un processo di pretrattamento e selezione nel caso di rifiuti solidi urbani per un controllo effettivo degli inquinanti.
y PLASMA: gassificazione mediante arco elettrico, con ottima qualità del gas prodotto e totale inertizzazione
dei residui solidi. Indispensabile per il trattamento diretto di materiali estremamente pericolosi (amianto, pesticidi, etc.). Elevato dispendio di energia elettrica e potenzialità annua non elevata a causa degli interventi di manutenzione (max 6000 ore/anno).
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LE CARATTERISTICHE DELLA PIROLISI
y Processo di scomposizione molecolare (tramite riscaldamento) di materiali di natura organica in totale assenza di ossigeno;
y Il rifiuto non viene bruciato direttamente, ma prima trasformato in altre sostanze combustibili che vengono di seguito ossidate secondo modalità
ottimali e con ridotti eccessi d’aria.
y Elevato rendimento termodinamico e riduzione dei costi di impianto grazie ai minori volumi di fumi da trattare. Filtrazione ultrafine delle polveri sottili.
y Ridotte emissioni inquinanti (diossine, furani) grazie alla captazione delle sostanze pericolose prima della combustione. Riduzione metalli PIETRO CAPALDI DET-CNR 22 Aprile 2009 - Cagliari
pesanti.
LA PIROLISI E LO SMALTIMENTO GENERICO
y Privare il rifiuto di sostanze pericolose prima della combustione conferisce alla pirolisi la possibilità di trattare residui dalla composizione molto variabile (che varia fortemente rispetto alle zone ed alla stagione) ed anche molte tipologie di rifiuti (anche speciali) quali:
TQ (Tal Quale) e CDR di bassa qualità (Ecoballe);
¾
Rifiuto da bonifica di discariche dismesse;
¾
Rifiuti ospedalieri;
¾
Residui da rottamazione autoveicoli (Fluff);
¾
Materiali poliaccoppiati (plastica‐metallo);
¾
Fanghi industriali.
¾
y In Giappone viene da tempo impiegata con successo per il trattamento di una parte significativa di tali residui PIETRO CAPALDI DET-CNR 22 Aprile 2009 - Cagliari
PIROLISI A TAMBURO ROTANTE (<100Ton/g)
y Thide‐IFP‐Hitachi (Francia, Giappone pirolisi a tamburo rotante, www.thide.com );
y Takuma (Giappone, www.takuma.co.jp );
y Mitsui‐Babcock (Regno Unito/ Giappone www.mitsuibabcock.com );
y WasteGen‐Techtrade (Germania/Regno Unito www.westgen.com );
y Compact Power (U.K, www.ethosrecycling.co.uk );
y BIC (Belgio, www.bic.be );
y Serpac (Belgio, www.bseri.com );
y Tecnofin Group (Italia, www.gruppotecnofin.com);
y Solenia (Svizzera, www.solenia.com );
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TECHTRADE PYROPLEQ BURGAU (4,5 Ton/ora)
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IMPIANTO TAKUMA (ASR) DA 4 Ton/ora
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IMPIANTO TAKUMA (ASR) DA 4 Ton/ora
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MITSUI – BABCOCK 8 Ton/ora
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MITSUI – BABCOCK (8 Ton/ora)
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BSE ‐ SERPAC (1,7 Ton/ora)
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ANALISI COMPARATIVE EMISSIONI AL CAMINO
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gassif.):
INTEGRAZIONE DEL TRATTAMENTO AL PLASMA
•Trattamento al plasma sui composti organici derivanti dalla pirolisi;
•Gas combustibile molto più
ricco e puro (H2, CO, CH4), utilizzabile in impianti energetici ad alto rendimento (m.c.i.) oppure vettoriabile
nella rete gas;
•Ridotto dispendio di energia, poiché non si elaborano gli inerti, ma solo i combustibili;
•Ulteriore abbassamento delle emissioni inquinanti. ηel=35%
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MICRO IMPIANTO PIROLISI + TURBOGAS
∼
∼
∼
Descrizione
Consumo combustibile
Biomassa
385 kg/h
Ore di funzionamento/anno
7500
Consumo annuo
PCI
Potenza elettrica
Calore recuperabile
(olio diat. 220-270 °C)
2887 T
21’000 kJ/kg
300 kWel.
980 kWth
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LA PIROLISI: PERCHÉ NON IN PASSATO?
y Processo solo apparentemente più articolato della combustione diretta (considerata la complessità del trattamento fumi di quest’ultima e minore nella pirolisi);
y Impossibilità di realizzare grandi impianti contrapposta alla “economia di scala” dei sistemi convenzionali (non reale a causa dell’altissimo costo dei sistemi anti‐
inquinamento degli impianti convenzionali);
y Opinione pubblica ancora non sensibilizzata da problematiche ambientali (trasporto, conversione di grandi quantità di rifiuto e del relativo inquinamento in un unico sito);
y La non accettazione da parte della comunità è un PIETRO CAPALDI DET-CNR 22 Aprile 2009 - Cagliari
processo sociale irreversibile
LA PIROLISI E L’INTEGRAZIONE SOCIALE
y Ridottissime dimensioni e piccoli camini;
y Bacino di raccolta ridotto (100.000 con differenziata);
y Sicura ed inevitabile accettazione della popolazione;
y Ogni comunità sarà tenuta al solo smaltimento della propria parte prodotta (ridotto bacino di raccolta); y Innesco del circolo virtuoso dell’autoriduzione della produzione di rifiuti ed di una più spinta ed efficace differenziazione a monte;
y Lo smaltimento distribuito riflette l’odierno concetto politico di “gestione locale”.
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LA PIROLISI E LA COMPATIBILITA CON IL CONTESTO SOCIO‐ECONOMICO ITALIANO y Impianti producibili in piccole serie (carpenteria metallica) con costi specifici complessivi nettamente inferiori a quelli dei termovalorizzatori di grande taglia (4 M€/ton‐ora contro 7 M€/ton‐ora);
y Elevata robustezza dell’investimento con rapido raggiungimento del punto di pareggio (BEP);
y Operazione compatibile con le esigenze del capitale pubblico locale, privato o misto;
y Abbandono dell’approccio del “ciclo integrato” con ridotta sensibilità degli impianti rispetto alla malavita organizzata (ridotti trasporti del rifiuto e ridotta sensibilità verso i sabotaggi).
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CONCLUSIONI
y Gli impianti di smaltimento di taglia ridotta potrebbero essere l’unica risposta per allentare la tensione sociale relativa alla collocazione degli stessi sul territorio;
y Lo smaltimento diffuso evita le concentrazioni locali di inquinanti e minimizza quelli derivanti dal trasporto;
y Alcuni sistemi non convenzionali offrono notevoli vantaggi rispetto alle emissioni ed al rendimento energetico, riducendo il numero di fasi dello smaltimento integrato ed il ricorso alla discarica;
y La pirolisi, eventualmente accoppiata a sistemi di raffinazione al plasma, rappresenta probabilmente il sistema dotato della maggiore flessibilità e rendimento PIETRO CAPALDI DET-CNR 22 Aprile 2009 - Cagliari
energetico.
