waste to energy: introduzione -...
TRANSCRIPT
Formazione e Controllo di Inquinanti nella Combustione
Impianti di trattamento effluenti
Waste to Energy: introduzione Prof. L.Tognotti
Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica/
Ingegneria EnergeticaAnno Accademico 2014-2015
Indice
• Il contesto e le problematiche
• Il combustibile «Rifiuti»
• Le tecnologie e gli impianti
• La Normativa
• Il controllo delle emissioni ed il monitoraggio
La termoutilizzazione dei rifiuti
Introduzione: motivazioni
• sterilizzazione
• riduzione volume (10-30 volte)
• inertizzazione dei residui a discarica
• recupero di energia
• riduzione impatto del ciclo di vita (sostituzione centrali termoelettriche)
L'importanza del recupero di energia é andata via via aumentando con
l'aumento del Potere Calorifico del rifiuto: dalle 700-900 kcal/kg di inizio ‘900
si è arrivati oggi a 2200-2800 kcal/kgRUR
La situazione europea
• Nei paesi dove il WtE è più utilizzato, sono elevate le percentuali di
recupero di materia e compostaggio e minime le percentuali di ricorso
alle discariche
5
Impianti TMB: flussi in IN-OUT
Bilancio materiale
12/tot
13/tot
Bilancio ambientale
14/tot
La combustione dei rifiuti: bilancio materia e di energia
In un moderno termoutilizzatore, la combustione di 1 kg di RUR
genera circa:
• 0,180 kg di scorie deferrizzate riutilizzabili
• 0,080 kg di polveri inertizzate da smaltire in discarica
• 7 kg di prodotti di combustione (fumi), di cui:
− 6,999 kg di CO2 + H2O + O2 + N2
− 0,001 kg di inquinanti (NOx, CO, SOx, HCl, etc.)(*)
− 0,000010 kg di polveri
• 2.400 kilocalorie
(*) per l'impianto Silla 2 di Milano, gli inquinanti sono circa 0,0004 kg per kg di RUR (0,4
g/kgRUR), le polveri meno di 0,000001 kg per kg di RUR (0,001 g/kgRUR) In assenza di
trattamento dei fumi, gli inquinanti sarebbero 10-20 g/kgRUR, le polveri 10-35 g/kgRUR
Per un grande impianto, dalle 2400 kcal si producono 0,8 kWhel
Altre opzioni
Il combustibile «Rifiuti»
19/tot
21/tot
Confronti con combustibili fossili
27/tot
L’impiego di combustibili derivati da rifiuti
• Con l’entrata in vigore del IV correttivo al DLgs n. 152 del 2006
(DLgs. n. 205 del 2010) la duplice definizione di combustibile da
rifiuti (CDR e CDR-Q) di cui alle lettere r) ed s) dell’articolo 183,
comma 1, è stata sostituita dalla lettera cc) dell’articolo 183, comma
1, in combustibile solido secondario (CSS) definito come
• “il combustibile solido prodotto da rifiuti che rispetta le caratteristiche
di classificazione e di specificazione individuate delle norme
tecniche UNI CEN/TS 15359 e successive modifiche ed
integrazioni; fatta salva l’applicazione dell’articolo 184-ter, il
combustibile solido secondario, e’ classificato come rifiuto speciale”.
• Il sistema di classificazione europeo messo a punto dal CEN
(Comité Europèen de Normalisation) è molto più semplificato
rispetto a quanto previsto dalla norma tecnica UNI-9003-1 che
stabiliva le caratteristiche minimali del CDR e del CDR-Q a livello
nazionale.
L’impiego di combustibili derivati da rifiuti
In particolare la norma UNI CEN/TS 15359 prevede uno schema basato su tre soli parametri
che fanno riferimento alle principali proprietà del CSS: un parametro economico (potere
calorifico inferiore, PCI), un parametro tecnico (contenuto di cloro) e un parametro ambientale
(contenuto di mercurio).
Tali parametri sono stati scelti per consentire agli “stakeholders” di avere un quadro immediato e
semplificato della tipologia del combustibile in questione.
Attualmente è in corso da parte del Comitato termotecnico Italiano (CTI), ente di normazione
tecnica federato all’UNI, la revisione della UNI 9903-1 con l’obiettivo di allinearla alla norma
europea UNI CEN/TS 15359 e successive modifiche ed integrazioni, al fine di fornire dei principi
chiari e non ambigui di classificazione e specificazione per i combustibili solidi secondari (CSS).
Ai fini del presente regolamento, è da classificare Css-Combustibile esclusivamente il combustibile solido secondario (Css) con Pci e Cl
come definito dalle classi 1, 2, 3 e relative combinazioni, e – per quanto riguarda l'Hg -come definito dalle classi 1 e 2, elencati nella
Tabella 1, riferite a ciascun sottolotto. Per i parametri chimico-fisici, elencati nella Tabella 2, sono definiti i valori di specificazione
previsti nell'Allegato A, Parte 1 della norma Uni En 15359, espressi come media/mediana dei singoli parametri.
Il CDR/ CSS
• Il combustibile derivato dai rifiuti
Produzione di CDR (1)
Produzione di CDR (2)
Trattamento rifiuti: bilanci ambientali
Il rifiuto, a valle della RD, presenta caratteristiche fisiche e chimiche molto
eterogenee, con presenza di frazioni combustibili e non.
Si pone quindi il problema di quanto “preparare” il rifiuto indifferenziato
per la sua termovalorizzazione, mediante separazioni e trattamenti,
allo scopo di ottimizzare il processo e minimizzare l’impatto
ambientale (CDR)
Studi LCA, sulla base di bilanci energetici, economici ed ambientali,
hanno posto l’attenzione sulle seguenti quattro filiere (Politecnico MI,
2006-2008):
1. Incenerimento dei rifiuti indifferenziati tal quale: nessun
pretrattamento
2. Pretrattamento a bocca dell’impianto di termoutilizzazione
(separazione grossolana secco-umido): CDR povero
3. Produzione di CDR con biostabilizzazione a monte della selezione
meccanica: CDR secco-umido
4. Produzione del CDR con biostabilizzazione a valle della selezione
meccanica: CDR secco/ CSS
LE FILIERE DELL’INCENERIMENTO CLASSICO
LE FILIERE : CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
La filiera 1 (tal quale), in particolare, si conferma come la soluzione che comporta complessivamente i maggiori benefici.
•Non si effettua nessun trattamento sul rifiuto e quindi non sono necessarie risorse aggiuntive (energia) . Viene valorizzata tutta la frazione combustibile contenuta nel rifiuto.La taglia dell’impianto deve essere tale da poter trattare tutto il rifiuto e quindi di dimensioni maggiori rispetto ad un impianto che incenerisce solamente la frazione combustibile
Le filiere 3 e 4, che prevedono la produzione di CDR e il suo utilizzo in impianti dedicati (CDR di qualità, con specifiche a norma di legge), comportano costi ed impatti complessivi superiori a quelli stimati per le filiere 1 e 2 che trattano rispettivamente il rifiuto come proveniente dalla raccolta differenziata o dopo il trattamento a bocca di forno
I problemi del combustibile rifiuto
1) Potere calorifico modesto per cui, a parità di potenza:
– grandi portate → grande consumo ausiliari
– grandi dimensioni → grandi costi di investimento
2) Contenuto di elementi che possono dar luogo a composti tossici e
corrosivi (Cl, F, Br, metalli, etc.):
– impatto ambientale
– prestazioni inferiori a quelle ottenibili con combustibili fossili
3) Composizione (e caratteristiche fisiche) dei rifiuti pressoché
incontrollabili → indispensabile massima flessibilità degli impianti di
trattamento
4) Taglia di impianto molto inferiore a quella tipica di un
impianto a combustibile fossile → prestazioni modeste e costi elevati