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