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Il Ruolo della Termovalorizzazione in una concreta gestione integrata dei Rifiuti

Il Ruolo della Termovalorizzazione in una concreta gestione integrata dei Rifiuti. Prof. Andrea Corti Università degli Studi di Siena . Principi base della norma. OBIETTIVO: Ridurre lo smaltimento finale dei rifiuti a discarica (ricorso ad impianti). Riduzione produzione e pericolosità

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Il Ruolo della Termovalorizzazione in una concreta gestione integrata dei Rifiuti

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Presentation Transcript

  1. Il Ruolo della Termovalorizzazione in una concreta gestione integrata dei Rifiuti Prof. Andrea Corti Università degli Studi di Siena

  2. Principi base della norma OBIETTIVO: Ridurre lo smaltimento finale dei rifiuti a discarica (ricorso ad impianti) Riduzione produzione e pericolosità RIDUZIONE ALLA FONTE Reimpiego e riciclaggio RECUPERO DI MATERIA Altre forme di recupero per ottenere materia prime dai rifiuti RECUPERO DI MATERIA Utilizzo dei rifiuti come combustibile o come altro mezzo per produrre energia RECUPERO DI ENERGIA Chiusura ciclo di trattamento/smaltimento Smaltimento a Discarica

  3. I termini della discussione sul “Problema Rifiuti” in Italia Circa 140.000.000 ton/anno • Ampia discussione sulle strategie di pianificazione, gestione, dotazione impianti che coinvolge lungamente le comunità per il 22,6% del problema !!! • Nel frattempo …. Quale discussione sulle modalità di convergenza verso corrette e coerenti modalità di gestione per la restante parte del 77,4% del problema ????

  4. Il Modello di Gestione in Europa del “Problema Rifiuti” Eurostat 2004

  5. Il Modello di Gestione in Europa del “Problema Rifiuti” Eurostat 2004 Quanto partecipano i paesi comunitari al prosecuzione dello smaltimento in discarica di rifiuti. Indirizzi EU (31/1999/CE):  divieto di smaltimento in discarica di tal quale …..  divieto di smaltimento in discarica di rifiuti combustibili (PCI > 13.000 kJ/kg) …..

  6. Quale peso è affidato al recupero energetico da rifiuti in Europa CEWEP 2006

  7. Mass Burning Rifiuti Indifferenziati (100 kg) EE WTE Scorie (30 kg)

  8. Selezione leggera Rifiuti Indifferenziati (100 kg) Metalli (5 kg) Selezione Frazione Combustibile (75 kg) Indesiderati e sottovaglio fine (20 kg) EE WTE Scorie (21 kg)

  9. MBT + WtE Rifiuti Indifferenziati (100 kg) Metalli (5 kg) Selezione Frazione Secca (58 kg) Frazione Organica (40 kg) Stabilizzazione Digestione Anaerobica EE FOS (35 kg) EE WTE Scorie (15 kg)

  10. MBT spinto + CDR Rifiuti Indifferenziati (100 kg) Metalli (5 kg) Frazione Secca (58 kg) Selezione Frazione Organica (40 kg) Produzione CDR Stabilizzazione Digestione Anaerobica CDR (48 kg) EE FOS (35 kg) WTE co-combustione EE Scorie (9 kg)

  11. …. nessun onere dalle Raccolte Differenziate ??? ... Produzione di residui per unità di prodotto

  12. CARTA/ CARTONE 800.000 t/a …. il caso del distretto cartario di Lucca CARTA DA MACERO DISTRETTO CARTARIO DI LUCCA FANGHI DI DISINCHIOSTRAZIONE E ALTRI FANGHI 175.000 t/a (tal quale) SCARTI DI PULPER 180.000 t/a (tal quale) di cui 146.000 t/a da una singola azienda (83%) Distribuiti su tante aziende

  13. Attrazioni e Problematiche connesse con il settore WTE ATTRAZIONE 1: forte riduzione della massa (70-80%) e del volume (85-90%). Bottom ash: scorie di combustione - frazione inerte (composti inorganici) con piccoli quantitativi di materiale incombusto: Rifiuti speciali non pericolosi. Possibile Riutilizzo. Separazione metalli. Fly ash: polveri di combustione trasportate dai fumi. Contengono metalli pesanti e composti organici adsorbiti sulla superficie. Rifiuti speciali pericolosi. Devono essere inertizzate e poste in discarica. ATTRAZIONE 2: possibilità di recupero dell’energia chimica contenuta nei rifiuti per la produzione di energia elettrica o energia termica. PROBLEMA 1: attenzione sociale ed alto livello di impatto percepito. PROBLEMA 2: scarsa presenza di alternative per conversione energetica in impianti di co-combustione. PROBLEMA 3: perdita di know-how tecnologico nel settore rispetto ad un mercato molto sbilanciato sulle tecnologie meccaniche e biologiche.

  14. DISCARICA kg/tRU TERMOUTILIZZATORE kg/tRU CO2 da processi di fermentazione +295 CO2 da combustione +1402 CO2 eq. da biogas non recuperato +1181 CO2 evitata da recupero energia - 554 CO2 da frazioni rinnovabili - 591 CO2 da frazioni rinnovabili - 910 Contributo netto di CO2 eq. +886 Contributo netto di CO2 eq. - 62 Discarica o termovalorizzazione: vere alternative? Un termoutilizzatore al posto di una discarica evita l’emissione di 948 kg/tRSU di CO2 eq.

  15. DISCARICA kg/tRU CO2 da processi di fermentazione+combustione +443 CO2 eq. da biogas non recuperato + 591 CO2 da frazioni rinnovabili - 591 CO2 evitata da recupero energia - 175 Contributo netto di CO2 eq. + 268 Discarica o termovalorizzazione: vere alternative? Nel caso della discarica con recupero di energia dal biogas, il rendimento di conversione a partire dall’energia contenuta nei RU è basso – dell’ordine del 2,52% – 2,46%. Molto più basso rispetto alle rese raggiungibili con termovalorizzazione diretta da RU (fino a 27-30%).

  16. Processi di Trattamento Termico: quali alternative di mercato? PIROLISI: demolizione dei composti complessi di un combustibile solido di partenza fino a molecole più semplici tramite l’impiego di energia termica e condizioni di assenza di ossigeno. Prodotti: gas di pirolisi, olio di pirolisi e residuo solido, tutti con caratteristiche di combustibile. Attrazione molto alta per impiego in macchine termodinamiche ad alta resa di conversione energetica (TAG e MCI), ad oggi allo stadio sperimentale. GASSIFICAZIONE: demolizione dei composti complessi di un combustibile solido fino a molecole più semplici, in condizioni circa stechiometriche rispetto all’ossigeno, al fine dello sviluppo di una combustione parziale del carbonio per fornire l’energia termica necessaria al processo. Prodotti: gas di sintesi a basso potere calorifico, residuo solido inerte. Alternativa per co-combustione, scarsa attrattiva rispetto a cicli termodinamici alternativi. COMBUSTIONE: ossidazione degli elementi combustibili presenti nei rifiuti, in condizioni di forte eccesso di ossigeno, con rilascio di energia termica verso l’esterno. Prodotti: fumi di combustione, residuo solido inerte. Processo di largo uso con notevoli varianti tecnologiche. Recupero energetico in ciclo a vapore classico.

  17. Processi di Trattamento Termico: quali alternative tecnologiche? Mercato tecnologie: i tre principali player di mercato mondiali (Martin, AE & Von Roll, Keppel Seghers) che detengono brevetti di griglie mobili hanno un tasso di nuovi impianti annui pari a circa 3.000.000 ton/anno. Un ulteriore 1.000.000 ton/anno è distribuito tra tecnologie a griglia minori, impianti a letto fluido, forni rotanti e tecnologie “innovative”, che trovano collocazione prevalentemente in Giappone (JFE, Nippon Steel, Ebara).

  18. Ciclo di recupero Energetico. Ciclo Rankine. Rendimento di conversione tra il 10% ed il 30% in funzione delle tecnologie e delle condizioni termodinamiche impiegate. Possibilità di recupero solo elettrico o di cogenerazione in spillamento o con turbina in contropressione.

  19. Ciclo di recupero Energetico dai fumi di combustione. Effettuato attraverso il recupero del calore che deriva dal raffreddamento dei fumi che si rende necessario per il loro successivo trattamento. Il recupero avviene sotto forma di produzione di energia elettrica e/o termica, ottenuta attraverso l’impiego del vapore generato in un’apposita caldaia, concettualmente costituita da uno scambiatore di calore acqua-fumi. T  150  300 °C T  1200 900 °C Rendimento di conversione energetica 8  30%

  20. Prevenzione Riduzione Riutilizzo Riciclaggio Bilancio di massa ed energia Termovalorizzazione Da oltre 500 kg - 55,0% Trasformazione: Energia Elettrica  0,6 MWh/t 225 kg Residui 55 kg Discarica Riutilizzabili ? 35 kg 20 kg

  21. Otto esempi di gestione integrata in città EU (convegno SAFE and CLEAN, Wien Novembre 2007) Livelli di pressione dei flussi sui diversi componenti di filiera Livelli di pressione sulle discariche

  22. Linee guida DM 12/07/90(vecchi impianti) DM 19/11/97 n. 503(RU e RS non pericolosi) D. Lgs. 133/2005 recepimento italiano della Direttiva 2000/76/CE Rapporto TU Brescia2002 Mediagiornaliera Mediaoraria Mediagiornaliera Mediasemi-oraria Polveri mg/Nm3 30-100 10 30 10 30 0,22 Acido cloridrico (HCl) mg/Nm3 50-100 20 40 10 60 8,51 Acido fluoridrico (HF) mg/Nm3 2 1 4 1 4 <0,009 Ossidi di zolfo (SO2) mg/Nm3 300 100 200 50 200 3,62 Ossidi di Azoto (NO2) mg/Nm3 500 200 400 200 400 71,25 Monossido di carbonio (CO) mg/Nm3 100 50 100 50 100 18,36 Carbonio Organico (COT) mg/Nm3 20 10 20 10 20 0,47 Cd e Tl mg/Nm3 0,2 0,05 0,05 0,00138 Hg mg/Nm3 0,2 0,05 0,05 <0,00018 Sb, As, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V, Sn mg/Nm3 5 0,5 0,5 0,028 IPA (idrocarb. Policiclici aromatici) mg/Nm3 0,1 0,01 0,01 3,82E-05 PCDD/PCDF ng/Nm3 4000 0,1 0,1 0,0119 Bilancio emissioni: quale scenario di rispetto dei limiti ...

  23. TU BRESCIA ENEL 2002 2003 2003 SO2 [g/kWh] 0,024 0,012 0,90 NOx [g/kWh] 0,562 0,573 0,60 PTS [g/kWh] 0,001 0,002 0,03 … produzione inquinanti per energia prodotta ... RAPPORTO AMBIENTALE ASM TU - BRESCIA RAPPORTO AMBIENTALE ENEL

  24. … quale impatto da microinquinanti ...

  25. Altre fonti di emissione ? Riduzione a circa 1/3 dal 1993 al 2004 Le diossine si ritrovano nelle fly ash Swedish Environmental Protection Agency, Survey of sources of unintentionally produced substances (marzo 2005) … quale impatto da microinquinanti ...

  26. … quale impatto da polveri ... Incremento emissioni dovuto all'implementazione di attività di incenerimento per 1270 ton/giorno complessive, all’interno dell’area metropolitana

  27. Grazie per l’attenzione

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