Corso di Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici prof. ing. Francesco Asdrubali

1. Università degli Studi di PerugiaFacoltà di IngegneriaCorsi di laurea specialistica in Ingegneria Meccanica e per l’Ambiente e il Territorio Corso di Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici prof. ing. Francesco Asdrubali a.a. 2007/08 Energia dai Rifiuti

2. Rifiuto: qualsiasi materiale od oggetto derivante da attività umane o da cicli naturali che viene abbandonato o destinato all’abbandono. • Rifiuti Solidi: • Urbani: provenienti da insediamenti civili; • Speciali: cantieri edili, lavorazioni industriali, ospedali; • Tossico nocivi: contenenti sostanze pericolose per la salute e/o l’ambiente. PROBLEMA O RISORSA? • RSU: La produzione pro-capite è in continuo aumento nei paesi industrializzati • USA > 2 kg/giorno persona • ITALIA > 1 kg/giorno persona Con il benessere tende ad arricchirsi anche la composizione dei rifiuti, poiché diminuisce la frazione organica umida putrescibile ed aumenta la frazione non biodegradabile.

3. Caratteristiche medie dei Rifiuti Solidi Urbani prodotti in Italia

4. Composizione merceologica media dei rifiuti solidi urbani e rinnovabilità

5. CONTENUTO ENERGETICO DEI RSU IN ITALIA: Fonti: H. L. Erichsen, M. Z. Hauschild:Technical data for waste incineration - background for modelling of product-specific emissions in a life cycle assessment context, Department of Manufacturing Engineering, Technical University of Denmark, aprile 2000.

6. Sistemi di smaltimento • Raccolta differenziata; • Discarica; • Compostaggio; • Incenerimento / Termovalorizzazione. • Decreto Ronchi • Sono da privilegiare nell’ordine: • Le azioni volte a ridurre la quantità di RSU prodotti; • I recuperi di materia (Riciclaggi); • I recuperi di energia.

7. Raccolta differenziata • Separazione: • Materiali ferrosi; • Sosteanze organiche putrescibili; • Vetro; • Carta, Tessuti, Legno; • Plastica. Risparmi di energia derivanti dai mancati consumi per la produzione dei materiali recuperati

8. Discarica controllata Il BIOGAS va recuperato (cattivi odori ed effetto serra) I processi possono durare anche 10 – 20 anni Produzione 3,5 x 10 -4 m3/h per m3 di RSU Potere Calorifico 15 MJ/m3 È il metodo più diffuso per i bassi costi di impianto e di esercizio. - Comporta la perdita indiscriminata della frazione merceologica riciclabile. Classificazione: 1a Categoria: RSU ed assimilabili; 2a Categoria: A Inerti; B Tossico Nocivi non altamente pericolosi; C Altamente pericolosi. Percolato - Scelta di terreni con buone caratteristiche di impermeabilità; - Distanza da corsi d’acqua e falde; - Impermeabilizzazione fondo e pareti; - Sistemi di raccolta del percolato.

9. Impianti di compostaggio • Riguardano la frazione organica putrescibile; • Fermentazione aerobica indotta da micro organismi già presenti o inoculati nei rifiuti stessi; • Processi che avvengono in aria (BIO-OSSIDAZIONE) • Umidità ≈ 50 % • T > 55 °C • Aerazione : 5 m3/h per tonnellata di materia organica • Fermentazione naturale Alcuni mesi • Fermentazione artificiale Qualche settimana COMPOST → Terriccio fertile per l’agricoltura

10. Incenerimento e termovalorizzazione • Notevole riduzione in Volume; • Possibilità di produrre energia termica e/o elettrica. • Rapida diffusione negli anni 60 e 70; • Luglio 1976 ICMESA SEVESO (MI): nube di Diossina → messa al bando delle tecnologie di incenerimento • Oggi l’Italia è il fanalino di coda nei paesi industrializzati per la percentuale di RSU inceneriti: • Giappone 75% • Danimarca, Svezia 60% • Germania, Francia 40% • G. Bretagna, USA 15% • Italia 7%

11. Incenerimento e termovalorizzazione Tecnologie: Forno a griglia Forno rotante Combustione a letto fluido Post Combustione: Garantisce la termodistruzione dei microinquinanti T 950 – 1200 °C v 10 m/s O2 > 6% Limiti stringenti di emissioni 0,004 mg/m3 per diossine e furani RSU tal quale Combustibile: CDR (RDF) (fiocchi, pastiglie, mattonelle)

12. Fig.1.1: Schema tipo per combustore RSU a griglia mobile Tab.1.2: Schema tipo per combustore RSU con tecnologia a griglia fissa Fig.1.3:Schema tipico di combustore per rifiuti solidi urbani a forno rotante Fig.1.4:Schema tipo per combustore di rifiuti solidi urbani a letto fluido

13. TECNICHE DI ABBATTIMENTO DEGLI INQUINANTI:

14. RAFFRONTO TRA VALORI LIMITE PREVISTI: D.M.12/7/1990“Linee guida per il contenimento delle emissioni inquinanti degli impianti industriali e la fissazione dei valori minimi di emissione” aggiorna in parte le prescrizioni date dal D.P.R. 203/88 Contemporaneamente, le disposizioni relative al biossido di zolfo, al biossido di azoto, alle particelle sospese e al PM1O, al piombo, al monossido di carbonioe al benzene riportate dal D.P.R.203/88 vengono abrogate ed aggiornate al D.M. 2 aprile 2002, n. 60 con un approccio metodologico completamente differente (qualità dell’aria rilevata al recettore)

15. Limiti progressivamente più restrittivi RAFFRONTO TRA VALORI LIMITE PREVISTI:

16. RISULTATI DI MONITORAGGI SIGNIFICATIVI: A.E.M.Cremona:“analisi effettuate dal Politecnico di Milano** mostrano che per ciò che riguarda il contributo dell’impianto alla presenza dei principali microinquinanti, si registrano incrementi inferiori all1% per CO, NOX ,PTS e di qualche punto percentuale per SO2. La stima del contributo di metalli pesanti alle concentrazioni già presenti nell’area risulta dell’ordine di qualche punto percentuale e quindi tale da non alterare significativamente il livello esistente. Il livello di Diossine, anche nei valori massimi riscontrati, risulta largamente al di sotto dei livelli riscontrabili in aree rurali” Termovalorizzatore Modena:“le analisi effettuate nell’intorno dell’impianto con tecniche di tipo biologico hanno evidenziato che la purezza atmosferica della zona ove è inserito l’impianto è di pari livello ad altre zone periferiche della città, mentre nel centro cittadino, interessato dal traffico veicolare e da impianti di riscaldamento, si è riscontrata una peggiore qualità dell’aria. Parallelamente, nelle zone più lontane dalle fonti di emissione, si sono osservati consorzi lichenici e quindi indici di purezza più elevati” **A.Guareschi, “Controllo delle emissioni e rapporti con la cittadinanza” II° Congresso Naz.le Utilizzazione termica dei Rifiuti, Abano Terme 1999

17. EMISSIONI RISCONTRATE PER IL TERMOUTILIZZATORE A.S.M. BRESCIA:

18. RISCHIO SANITARIO: IMPIANTI DI VECCHIA GENERAZIONE: la presenza di effetti sulla salute associati al trattamento dei rifiuti è stata dimostrata in particolare per impianti che venivano gestiti secondo limiti alle emissioni in vigore molti anni fa con tecnologie di abbattimento fumi e di gestione della termodistruzione assolutamente inadeguate. IMPIANTI DI NUOVA GENERAZIONE: nel corso degli ultimi 20 anni la legislazione ha posto dei limiti alle emissioni degli inceneritori inferiori di vari ordini di grandezza a quelli preesistenti. Tali normative hanno consentito di raggiungere livelli di emissioni che, nel campo degli inquinanti non cancerogeni, ne hanno praticamente azzerato gli effetti tossici. Si può affermare che attraverso l'utilizzo di opportune tecniche di abbattimento degli inquinanti negli effluenti prima della loro immissione nell'ambiente esterno, è possibile contenere l'impatto ambientale ben al di sotto dei limiti imposti dalla attuale normativa vigente, che pure consente, come vedremo, la gestione di tali impianti in condizioni di sicurezza pressoché assoluta quanto alla salute delle popolazioni interessate. “STUDI DI “RISK ASSESSMENT” BASATI SU MODELLI CORRETTAMENTE COSTRUITI SULLA BASE DELLE NORMATIVE VIGENTI E CHE TENGANO CONTO DELLE NORMATIVE INTERNAZIONALI, DELLE VIE DI ESPOSIZIONE E DEI DIVERSI SCENARI DI CONTAMINAZIONE DELLA POPOLAZIONE HANNO EVIDENZIATO CHE IL RISCHIO LEGATO ALLE EMISSIONI NON CANCEROGENE SIA PRATICAMENTE AZZERATO, E PER QUELLE LEGATE ALLE EMISSIONI CANCEROGENE O NEL BAMBINO RISULTI DEL TUTTO TRASCURABILE, O COMUNQUE PARAGONABILE AD ALTRI RISCHI PRESENTI, E TRANQUILLAMENTE ACCETTATI, DELLA VITA QUOTIDIANA.”

19. Produzione pro capite di RU nei Paesi dell’OCSE.

20. Contributo percentuale dello smaltimento di RU in discarica in alcuni Paesi dell’OCSE (1997 – 2000)

21. Contributo percentuale della raccolta differenziata di RU in alcuni Paesi OCSE (dati 1997-2000)

22. Quantità di rifiuti solidi urbani termovalorizzati nel 1999 nei Paesi membri dell’ISWA

23. Capacità media degli impianti d’incenerimento in Europa (2000)

24. Ripartizione dell’energia prodotta da termovalorizzazione di RU

25. Modalità di recupero energetico negli impianti europei di termovalorizzazione (2000)

26. Produzione totale e pro capite di Rifiuti Urbani in Italia La produzione totale di Rifiuti Urbani è stata pari a 29,4 milioni di tonnellate nel 2001*, superando il tetto dei 510 kg pro capite prodotti in un anno. La produzione è in costante crescita Tasso annuo medio di incremento della produzione = 2,1 % Fonti: *APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2002, Roma, ottobre 2002 APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2003, Roma, novembre 2003 * Dati provvisori per 6 regioni

27. Ripartizione per aree geografiche e regioni della produzione di RU La realtà è estremamente diversificata: Al Nord, pur essendo prodotte le maggiori quantità, il dato pro capite è di poco superiore a quello medio nazionale La produzione pro capite è massima in Toscana ed Emilia Romagna, dove mostra valori prossimi ai massimi dell’Unione Europea(Olanda, Spagna > 600 kg/ab. anno) Al Sud i dati sono comunque inferiori a quelli della media nazionale e vicini al limite inferiore dell’UE (Portogallo, Finlandia < 500 kg/ab. anno): Reg.Puglia 371÷400 kg/ab.anno Fonti: APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2002, Roma, ottobre 2002 APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2003, Roma, novembre 2003

28. La gestione integrata dei Rifiuti Urbani nei paesi dell’Unione Europea Il quadro globale dei sistemi di gestione integrata dei rifiuti in Europa è piuttosto variegato. La direttiva europea sulle discariche (1999/31/EC) prescrive una riduzione del conferimento di rifiuti biodegradabili in quest’ultime fino al 35% dei livelli del 1995 in 15 anni; tuttavia, la discarica rappresenta ancora l’opzione principale di numerosi Paesi Fonti: Elaborazioni ENEA su dati EUROSTAT e APAT ASSURRE, Incineration in Europe, prepared by Juniper, ottobre 2000

29. La gestione integrata dei Rifiuti Urbani in Italia Si registra un calo dello smaltimento in discarica ed un aumento significativo delle quantità di rifiuti avviati al recupero di materia (nel complesso, il 24,2%); molto più contenuto è l’incremento della percentuale di incenerimento (+1,6 punti percentuali). Fonti: APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2002, Roma, ottobre 2002 APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2003, Roma, novembre 2003

30. Il ricorso alla discarica controllata nelle diverse Regioni Fonti: APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2003, novembre 2003

31. Incenerimento e recupero energetico dai RU a livello internazionale La quantità complessiva di rifiuti inceneriti in 14 Stati membri dell’ISWA (International Solid Waste Association) è all’incirca di 41 milioni di tonnellate: ben 13 milioni competono solo alla Germania Fonti: ISWA Working Group on Thermal Treatment; OECD; ASSURRE- JUNIPER

32. Incenerimento e recupero energetico dai Rifiuti Urbani in Italia Fonti: APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2002, Roma, ottobre 2002

33. Incenerimento e recupero energetico dai Rifiuti Urbani in Italia CONTRIBUTO PERCENTUALE REGIONALE DELL’INCENERIMENTO ALLO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI URBANI PRODOTTI A LIVELLO REGIONALE E CONFRONTO CON LA MEDIA NAZIONALE PERCENTUALE REGIONALE DI INCENERIMENTO DI RIFIUTI URBANI RISPETTO AL TOTALE NAZIONALE (2000-2001) Fonti: APAT, ONR: Rapporto Rifiuti 2002,Roma, ottobre 2002