Progetto: “Energia in gioco”
I.T.C.”PADRE A.M. TANNOIA”
RUVO DI PUGLIA
Produzione di Energia Elettrica da
Rifiuti Urbani,
Biomasse e Residui Biologici
Classi: 2^A – 2^B – 2^D
I DOCENTI
Prof. SUMMO Mariano
Prof.ssa MINERVINI Francesca
IL DIRIGENTE SCOLASTICO
PROF. Diego Aldo Colonna
AREA DI RIFERIMENTO:
RUVO DI PUGLIA - TERLIZZI
Il Progetto è finalizzato alla risoluzione del problema della gestione dei rifiuti per le
nostre città che sono in prevalenza ad attività agricola, con ipotesi di produzione di
Energia elettrica mediante i residui biologici, biomasse e rifiuti urbani. Con questa
soluzione potremmo risparmiare il costo dell’energia elettrica e risolvere il problema dei
Rifiuti Solidi Urbani ed Agricoli.
IL PROBLEMA ENERGETICO
L’ascesa del prezzo del petrolio negli ultimi anni è stata
costante e inarrestabile: tale effetto ha determinato per tutti
l’aumento dei costi ed in particolare per il consumatore che
negli ultimi anni ha visto raddoppiare i prezzi dei prodotti,
dei servizi domestici e industriali.
Unitamente
alla
crisi
energetica
ed
all’incertezza
economica, si è aggiunto anche il problema ambientale:
infatti le conclusioni dell’accordo di Kyoto hanno imposto
ai paesi firmatari, tra cui anche l’Italia, di sviluppare politiche
energetiche in grado di ripristinare entro il 2012 il livello di
“gas serra” ad una quota inferiore almeno del 5% rispetto a
quello del 1990. Oltre a ridurre le dipendenze del petrolio,
gli stati firmatari dell’accordo, vogliono rilanciare il settore
agricolo e buona parte della economia nazionale, partendo
proprio dalle produzioni agricole.
BIOMASSE
La produzione di energia dunque sta
emergendo come una delle alternative
interessanti del comparto agricolo, infatti
molte aziende stanno puntando a colture
dedicate
alla
produzione
delle
Biomasse di origine agricola.
Tali colture dedicate, offrono tutti i
vantaggi
anche
della
un
specializzazione,
notevole
ma
cambiamento
aziendale. Un’alternativa meno estrema,
ma altrettanto valida, consiste nel
recuperare i residui delle colture tradizionali (potature di vigneti, frutteti, oliveti ecc..),
che offrono caratteristiche ideali (quanto quelle delle colture specializzate) per la
conversione in energia.
Le produzioni agricole pertanto, possono rivelarsi delle preziose risorse. L’impiego del
legno per fini energetici risulta oggi di grande interesse ambientale, essendo una fonte
rinnovabile e sostituibile, oltre che generare benefici di natura socio-economica.
Anche l’impiego delle Biomasse è abbastanza vario, infatti trova applicazione
in diversi settori tra i quali, quello per
la produzione di calore a bassa
temperatura, da utilizzare sia per scopi industriali sia per il riscaldamento delle
abitazioni, ma in questi ultimi anni si stanno sviluppando impianti per la
produzione
combinata
di
Energia
elettrica
e
di
Calore.
Per quanto riguarda i residui organici degli animali e gli scarti dei prodotti
agricoli, se sottoposti a fermentazione producono biogas il quale può essere
utile per la produzione di Energia Elettrica. Infine una delle possibili utilizzazioni
dei Rifiuti urbani è la produzione di Energia Elettrica, infatti vi sono alcune
tecnologie che consentono di ricavare Energia.
RIFIUTI ORGANICI DI ANIMALI
LE BIOMASSE
Con il termine Biomasse si intendono quelle
materie prime rinnovabili, che si ottengono sia
dagli scarti e dai residui delle attività agricole,
zootecniche e forestali, sia da coltivazioni
espressamente indirizzate alla produzione di
energia. Possono essere utilizzati a fini
energetici, per esempio la paglia e la pula di
riso, sottoprodotti delle lavorazioni agricole,
residui
forestali.
Possono
anche
essere
sviluppate coltivazioni apposite, sia erbacee
che arboree a rapida crescita, su terreni
agricoli non utilizzati ad altri scopi, o si può
procedere
alla
riforestazione
di
territori
marginali o curare la pulizia dei boschi
esistenti, recuperando il sottobosco.
SCARTI E RESIDUI DI ATTIVITA’ AGRICOLE
LE BIOMASSE
Con il termine Biomasse si intendono quelle
materie prime rinnovabili, che si ottengono sia
dagli scarti e dai residui delle attività agricole,
zootecniche e forestali, sia da coltivazioni
espressamente indirizzate alla produzione di
energia. Possono essere utilizzati a fini
energetici, per esempio la paglia e la pula di
riso, sottoprodotti delle lavorazioni agricole,
residui
forestali.
Possono
anche
essere
sviluppate coltivazioni apposite, sia erbacee
che arboree a rapida crescita, su terreni
agricoli non utilizzati ad altri scopi, o si può
procedere
alla
riforestazione
di
territori
marginali o curare la pulizia dei boschi
esistenti, recuperando il sottobosco.
SCARTI E RESIDUI DI ATTIVITA’ AGRICOLE
Le Biomasse costituiscono, in termini di Energia, una delle maggiori risorse rinnovabili
disponibili rinnovabili disponibili. A livello mondiale, il loro contributo energetico varia
notevolmente, a seconda che si considerino i Paesi in via di sviluppo, dove raggiunge
il 40% o i Paesi sviluppati, dove è pari solo al 4% del fabbisogno energetico
complessivo. Finora
in Europa le biomasse sono state utilizzate soltanto per la
produzione di calore a bassa temperatura, da utilizzare sia per scopi industriali sia per
il riscaldamento delle abitazioni, ma in questi ultimi anni si stanno sviluppando impianti
per la produzione combinata di energia elettrica e calore.
BIOMASSE
I RESIDUI BIOLOGICI
I rifiuti organici degli animali e degli scarti dei prodotti agricoli, se sottoposti a
fermentazione producono Biogas.
In questo processo, detto di biogassificazione i batteri anaerobici trasformano i
liquami in gas, come residuo si ottengono degli ottimi fertilizzanti. Il biogas è un
composto gassoso formato al 60 - 70% da Metano: il Metano è un combustibile e
quindi può essere usato per produrre Energia.
PROCESSO DI DIGESTIONE ANAEROBICA
Gli impianti di biogas si rivelano utili come fonte energetica alternativa, soprattutto
nelle zone agricole dei paesi in via di sviluppo. In India e in Cina, ad esempio,
milioni di abitanti delle campagne li utilizzano normalmente per l’illuminazione e per
il riscaldamento. Nei paesi industrializzati, invece, gli impianti di biogas sono
collegati piuttosto ai processi di depurazione degli scarti.
CICLO DI PRODUZIONE DI BIOGAS
IMPIANTI DI BIOGAS
TRASFORMAZIONE DEI RIFIUTI IN ENERGIA
RIFIUTI URBANI
Lo schema dell’immagine della figura precedente, mostra l’utilizzo di una ex cava
come discarica dei Rifiuti Solidi Urbani. Il gas raccolto dalla decomposizione delle
sostanze organiche, viene raccolto e utilizzato come combustibile in un impianto di
cogenerazione, costituito da due motori, che produce contemporaneamente acqua
calda ed elettricità. L’acqua calda è utilizzata sia da aziende agricole
(riscaldamento delle serre), sia da utenze civili (riscaldamento abitazioni) e
industriali, quando la discarica sarà completamente riempita, si procederà al
rimboschimento della zona al fine di un completo recupero ambientale.
RIFIUTI URBANI
Una delle possibili utilizzazioni dei rifiuti
urbani è la produzione di energia elettrica. Vi
sono alcune tecnologie che consentono di
ricavare energia dai rifiuti urbani: cioè la
combustione
dei
rifiuti
solidi
urbani
opportunamente trattati nelle caldaie delle
grandi centrali termoelettriche a carbone.
Con questa tecnica i rifiuti vengono immersi in
caldaia mescolati con il combustibile normale.
Bisogna però valutare l’impatto inquinante dei
gas che si generano con la combustione.
Mentre la Svezia incenerisce più del 40% dei
RSU (RIFIUTI SOLIDI URBANI), la Germania il
40%, la Francia il 35%, in Italia gli impianti di
incenerimento smaltiscono soltanto l’8% dei
RSU prodotti annualmente dal nostro paese.
Il
90%
dei
discariche.
rifiuti
finisce
ancora
nelle
CENTRALE TERMOELETTRICA A
CARBONE
In questi ultimi tempi però, il problema dell’esaurimento delle discariche esistenti e
la difficoltà nel reperimento di aree destinate a nuove discariche, a causa
dell’opposizione
delle
popolazioni
residenti,
hanno
riproposto
il
progetto
dell’incenerimento dei rifiuti.
Le resistenze sono ancora forti, soprattutto da
parte di coloro che sostengono la necessità di
recuperare e riciclare una gran parte di RSU
attraverso
la
raccolta
differenziata,
diminuendo in questo modo la quantità di rifiuti
da inviare in discarica.
No alle discariche
BIOCOMBUSTIBILI
Una fonte di energia pulita su cui l’UE ha deciso di
investire al pari dell’eolico sono i biocombustibili che
producono energia pulita a tutti gli effetti, liberando
nell’ambiente le sole quantità di carbonio, che hanno
assimilato le piante durante la loro formazione ed una
quantità di zolfo e di ossidi di azoto nettamente inferiori a
quella rilasciata dai combustibili fossili. Quello che un
tempo era un costo da sostenere si è oggi trasformato in
un’opportunità da non perdere e da sfruttare per produrre
preziosa energia elettrica.
CAMPO DI GIRASOLI
PANNOCCHIE
CAMPO DI COLZA
Il problema dei rifiuti è diventato sempre più di rilevanza nazionale ed è
direttamente sotto gli occhi dei cittadini. La crescita dei consumi e l’urbanizzazione
degli ultimi decenni, hanno da un lato aumentato la produzione dei rifiuti e dall’altro
ridotto le zone disabitate in cui trattare o depositare i rifiuti.
La società moderna oggi si trova quindi, costretta a
gestire una grande quantità di rifiuti in spazi sempre
più limitati. Una situazione in cui si alimenta anche
il traffico e lo smaltimento illegale dei rifiuti.
DISCARICHE DI RIFIUTI ILLEGALI
L’uso delle discariche rimanda al futuro il
problema e non si presta come unica
soluzione permanente, inoltre, rischia di
creare grandi concentrazioni di rifiuti
tossici
con
inevitabili
conseguenze
sull’ambiente e sulla salute pubblica.
DISCARICA DI RIFIUTI TOSSICI
I termovalorizzatori, invece, basano il
loro funzionamento sull’incenerimento
dei rifiuti sfruttando la combustione così
ottenuta per produrre energia elettrica.
Le emissioni di ossine, seppure in
minima quantità ma sempre nocive e la
gestione
delle
scorie,
in
depositi
permanenti, producono forti tensioni
sociali con le comunità residenti nei
TERMOVALORIZZATORI
pressi di un termovalorizzatore,
L’incenerimento è una tecnologia consolidata che permette di ottenere Energia
Elettrica e fare il teleriscaldamento sfruttando i rifiuti. Questi vengono bruciati in
forni inceneritori e l’energia termica dei fumi viene convertita Entalpia del vapore
acqueo che, tramite turbina produce energia elettrica. Tuttavia bisogna risolvere
l’impatto ambientale, i costi di smaltimento e la bassa resa in energia elettrica,
questi costituiscono i principali svantaggi.
COME FUNZIONA UN INCENERITORE
Un’alternativa
a
tutti
gli
impianti
di
incenerimento per combustione sono i
gassificatori,
che
sfruttano
la
dissociazione molecolare, definita pirolisi.
In un ambiente chiuso con temperature
inferiori ai 400°c e in quasi totale assenza
di ossigeno, i rifiuti organici, contenenti
carbonio (precedentemente separati dagli
GASSIFICATORE
altri componenti riciclabili degli RSU, che possono però anche
essere introdotti
senza alcun trattamento), possono essere completamente distrutti scindendone le
molecole in molecole più semplici di monossido di carbonio, idrogeno e metano, che
formano un gas di sintesi abbastanza puro da essere usato tale e quale.
L’energia imprigionata attraverso la fotosintesi clorofilliana in tali sostanze organiche
può così essere liberata o bruciando il metano in una caldaia per sfruttarne il calore o
alimentare una turbina elettrica o usandolo come combustibile per motori a scoppio o
ricavandone idrogeno da usare poi in pile a combustibile per produrre elettricità.
Alla fine del processo rimangono poche ceneri, poche polveri sottili e poca
produzione di Anidride Solforosa e Monossido di Carbonio, Ossido di Azoto ridotti
a pochi metalli pesanti. Tutto questo con un rendimento medio del 70% variamente
distribuito in elettrico e termico a seconda dell’impianto, da confrontare con un
rendimento per i termovalorizzatori che è circa del 50% termico più il 10% elettrico.
Conclusione
Il nostro progetto vuole essere perciò uno stimolo, un incoraggiamento e un
messaggio ad investire in queste risorse: BIOMASSE, BIOCOMBUSTIBILI,
RIFIUTI URBANI E GASSIFICATORI, anche se essi presentano dei problemi,
tuttavia possono produrre Energia Elettrica in maniera conveniente, specialmente
quest’anno in cui ci sarà siccità e di conseguenza la mancanza di acqua
comporterà una minore produzione di elettricità. Trarre energia dalle biomasse,
consente di eliminare i rifiuti prodotti dalle attività umane, produrre energia
elettrica e ridurre la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il petrolio, in
modo tale da ridurre la produzione di CO2 e di conseguenza l’Effetto Serra, causa
degli squilibri ambientali.
ISTITUTO TECNICO PER IL COMMERCIO
“PADRE A.M. TANNOIA”
SEDE STACCATA DI RUVO DI PUGLIA
Il progetto in collaborazione con l’ENEL “Energia in gioco” ha coinvolto gli
alunni delle classi seconde con i docenti di Scienza della Materia, per la
trattazione degli argomenti riguardanti la produzione e la trasformazione delle
biomasse e dei rifiuti solidi urbani in energia e l’insegnante di Trattamento testi
per la realizzazione della presentazione multimediale. Questo lavoro ha
raggiunto l’obiettivo di responsabilizzare le generazioni future alla conoscenza
dello sviluppo sostenibile e dell’ecocompatibilità.
Anno Scolastico 2006 - 2007
I DOCENTI
LE CLASSI
Prof. SUMMO Mariano
2^A – 2^B IGEA
Prof.ssa MINERVINI Francesca
2^D ITER
IL DIRIGENTE SCOLASTICO
Prof. Aldo Diego Colonna