La gestione dei rifiuti urbani
tra riciclo, valorizzazione
energetica e smaltimento in
discarica
Ermanno Barni – ENEA
XVIII settimana della cultura scientifica
c.r. Casaccia 6 marzo 2008
Problema o risorsa: le tappe
•Equilibrio (naturale riassorbimento)
•La rivoluzione industriale
•Dopoguerra (legame diretto al PIL, crescita,
superamento della capacità di naturale
riassorbimento e conseguente inquinamento)
•Oggi (problema ambientale planetario necessità di modifica dei sistemi gestionali nel
senso del recupero)
•Domani (necessità di modifica dei modelli di
produzione-consumo)
contesto rurale
assenza di rifiuti
contesto urbano/rurale
prevalenza dell’umido
preval. del secco e prodotti
industriali di sintesi
contesto urbano
scarsità di rifiuti
società
contadina
Crescita dei rifiuti industriali
rivoluzione
industriale
società
industriale
Incenerimento
(recupero
energetico)
Sversamento sul suolo
Discarica
Discarica
controllata
Riciclaggio
Gerarchia delle priorità
Riduzione di quantità e pericolosità
Riciclo e recupero materiali
Recupero di energia
Smaltimento in sicurezza
Prevenzione
•obiettivi e strumenti ancora da
definire
•risultati quantitativamente poco
significativi
Gestione
•strumenti maturi (sistemi integrati)
•buoni e affermati risultati
Nell’ambito della gestione invece nell’ultimo
decennio si registrano significativi cambiamenti in
atto nei paesi economicamente più avanzati.
Gestione rifiuti urbani
Media UE
Danimarca
Italia
Grecia/Irlanda
Discarica 54%
11
Incen. 19% Recupero 27%
50
39
65
8
90
27
Un sistema di gestione dei rifiuti urbani può essere
realizzato con logiche e modalità tecniche diverse.
Un sistema è evidentemente tanto migliore quanto
più alta è la percentuale di materiali riciclati o
recuperati e quanto più bassa è la frazione che viene
smaltita in discarica.
Esistono dei limiti, essenzialmente economici ma
anche ambientali, al recupero di materiali ed
energia; analogamente, permane comunque la
necessità di discariche per i residui delle operazioni
di trattamento e recupero.
Raccolta differenziata
dell’umido
RU
Raccolte differenziate
Compostaggio
Trattamenti
(selezione)
Raccolta del rifiuto
indifferenziato
Eventuali
pretrattamenti
di selezione
Incenerimento con
recupero energetico
Sistema
produttivo
Discarica
Elementi caratterizzanti e limiti intriseci
Impatto ambientale estremamente positivo a livello
territoriale ampio, riduzione degli impatti anche
a livello locale ma necessità di nuove localizzazioni
impiantistiche, tra cui i termovalorizzatori
Crescita dei costi diretti, della complessità
e della capacità di gestione del sistema pubblico
Presenza non marginale di discariche (30-50%
in peso, anche se con volumi e impatti ridotti)
COMPOSIZIONE RU E OPZIONI DI GESTIONE
Frazione
Composizione Riciclabile Compostabile Combustibile
(% p)
Carta e cartone
24
Si
Si
Si
Organico
31
-Si
Si
Plastiche pesanti
7,8
Si
-Si
Plastiche leggere
5,2
Si
-Si
Vetro
7,0
Si
--Metalli ferrosi
2,4
Si
--Metalli non ferrosi
0,6
Si
--Legno
4,6
Si
Si
Si
Tessili
1,6
Si
-Si
Vari combustibili
0,8
--Si
Vari inerti
2,0
---Sottovaglio
13,0
--Si(1)
TOTALE
100
53,2
59,6
81,5
1) 50%
Raccolta differenziata
dell’umido
35
Raccolta del rifiuto
indifferenziato
RU
65
Raccolte differenziate
Compostaggio
Trattamenti
(selezione)
3,5
3,5
32
Eventuali
pretrattamenti
di selezione
Incenerimento con
recupero energetico
35
Sistema
produttivo
Discarica
Flussi relativi a sistema integrato
con mix di cicli di gestione dell’indiff.to
Raccolta differenziata
dell’umido
60
Raccolta del rifiuto
indifferenziato
RU
40
Raccolte differenziate
Compostaggio
Trattamenti
(selezione)
6
6
19
Eventuali
pretrattamenti
di selezione
Incenerimento con
recupero energetico
25
Sistema
produttivo
Discarica
Flussi relativi a sistema integrato
con mix di cicli di gestione dell’indiff.to
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.
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
bioessiccazione.
100
Incenerimento
27
Ceneri e scorie
Discarica
Recupero energetico da RU: incenerimento del “tal quale”
35
Selezione
meccanica
Incenerimento
(inceneritori o
impianti industriali)
CDR
Frazione
organica
Residui
Ceneri e scorie
10
5
Biostabilizzazione
35
Discarica
Recupero energetico da RU: : CDR da selezione meccanica
Trattamento
biologico
Incenerimento
(inceneritori o
impianti industriali)
CDR
55
Selezione
meccanica
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. Nm3
Fumi per
tonn.
combusta
Nm3
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
Produzione di residui
Scorie/cene
ri kg
Scarti da
discarica kg
FOS kg
200/70
0
0
Combustione fraz.ne secca
60/35
90
190
Combustione CDR
34/17
240
230
Combustione “tal quale”
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
Raccolta differenziata
dell’umido
60
Raccolta del rifiuto
indifferenziato
RU
40
Raccolte differenziate
Compostaggio
Trattamenti
(selezione)
6
6
Incenerimento con
recupero energetico
12
18
Sistema
produttivo
Discarica
Flussi relativi a sistema integrato
con waste to energy dell’indiff.to
La valenza ambientale
del recupero di energia da rifiuti
Contributo alla riduzione delle emissioni
di gas serra
L’nceneritore 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.
Emissioni
al camino
Termovalorizzazione – fattori di impatto
Presenza
impianto
Emissioni
Scarichi
idrici
Conferimento
rifiuti
Viabilità
Stoccaggio/
pretrattamenti
Fanghi
Scorie
Combustione
Inquin.
termico
Ceneri
Recupero
energetico
Trattamento
fumi
Emissioni
al camino
Fattori di impatto aspecifici
Presenza
impianto
Emissioni
Scarichi
idrici
Conferimento
rifiuti
Viabilità
Stoccaggio/
pretrattamenti
Fanghi
Scorie
Combustione
Inquin.
termico
Ceneri
Recupero
energetico
Trattamento
fumi
Emissioni
al camino
Fattori di impatto minori o delocalizzati
Presenza
impianto
Emissioni
Scarichi
idrici
Conferimento
rifiuti
Viabilità
Stoccaggio/
pretrattamenti
Fanghi
Scorie
Combustione
Inquin.
termico
Ceneri
Recupero
energetico
Trattamento
fumi
EMISSIONI DI UN IMPIANTO DI RECUPERO ENERGETICO
E DI UNA CENTRALE TERMOELETTRICA
Situazione attuale (1)
Inceneritore RU
Inquinante
Situazione futura (2)
Centrale
Termoelettrica
Inceneritore RU Centrale Termoelettrica
mg/Nm3 g/kWhe mg/Nm3 g/kWhe mg/Nm3 g/kWhe mg/Nm3
g/kWhe
Polveri
9,2
0,08
--
0,2
10
0,09
50
0.13
SO2
78
0,69
--
3,5
100
0,9
400
1,08
NOx
230
2,0
--
1,6
200
1,8
200
0,54
CO
14
0,124
35
0,09
14-50 0,12-0,44 35-250
0,1-0,67
(1) I dati relativi all’incenerimento sono ricavati in base ai valori medi di emissione di un campione sufficientemente rappresentativo della realtà
italiana. I fattori delle centrali termoelettriche sono ripresi dal Rapporto Ambientale 1997 dell’ENEL, ad esclusione del CO.
(2) I fattori di emissioni sono stati stimati in base ai limiti normativi e pertanto vanno intesi come valori massimi. Per le centrali si è assunto il mix di
combustibili impiegato per la produzione di energia in centrali termoelettriche (ENEL, Rapporto ambientale 2000)
EMISSIONI DI GAS SERRA DA COMBUSTIONE RU (KgCO2/tRU )
Emissioni lorde:
Emissione di CO2 fossile (1)
Emissioni di N2O (2)
Trasporto (3)
294
31
25
A) Totale
350
Emissioni evitate:
Produzione energia elettrica (4)
Riciclo materiali ferrosi (5)
394
34
B) Totale
Emissioni nette= A - B
428
-78
(1) Si è assunto un contenuto di carbonio nel rifiuto indifferenziato pari al 23%, di cui i 2/3 provenienti da fonti
rinnovabili.
(2) Si è assunto un fattore di emissione pari a 0,1 kg di N2O/t di RU combusto. Il potere riscaldante globale (GWP)
del N2O è pari a 310 volte quello della CO2, su un orizzonte temporale di 100 anni.
(3) Si è assunto un fattore di emissione pari a 20 kg CO2 / tRU per il trasporto dei rifiuti e dei residui di trattamento.
(4) Rendimento di conversione medio in energia elettrica assunto per il recupero energetico: 22 %. Le emissioni
evitate da fonti fossili sono state valutate sulla base del fattore medio di emissione di una centrale termoelettrica,
pari a circa 700 g di CO2/kWhe prodotto (ENEL, Rapporto ambientale 2000).
(5) Si è assunto un recupero di circa 15 kg di materiali ferrosi / t RU combusto.
…. tra i fattori che condizionano le scelte, oltre a quelli ambientali
Relazione tra bacino di utenza e ciclo tecnologico
Taglia minima di riferimento: 100.000 t/anno
Con l’attuale produzione pro-capite media ed RD al 35%
Bacino minimo:
•285.000 abitanti con il ciclo “combustione del tal quale”
•500.000 abitanti con il ciclo “combustione CDR”
Ipotesi di ciclo di gestione dell’indifferenziato
per flussi medio-bassi
materiali
Perdite di
processo
10
50.000 t/a
2
TMB
FOS al
riutilizzo 3
Scarti
10-20
“CDR”
15-25
Produzione
combustibili derivati
Tecnologie innovative
di rec.ro energetico
FOS 10
Bioreattore
discarica
Co incenerimento
con rifiuti speciali
energia
Parametri significativi per l’impatto globale
mg/Nm3
g/t
g/kWh
(emissioni)
Parametri significativi per l’impatto locale
g/h
(emissioni)
mg/m3
(immissioni)
Immissioni
Concentrazione di inquinanti in aria a livello del suolo
Valori tipici per i moderni impianti
NOx media annua
max base oraria
PCDD/PCDF
0,1-5 mg/m3
5-10 mg/m3
media annua 0,5x10-6ng/m3TE