L'inceneritore di Milano Silla 2

Da Lca rifiuti.

Questa tesi di laurea scaturisce dalla collaborazione tra Università degli Studi di Bologna, ENEA e AMSA Milano. Il lavoro verte sull’analisi del ciclo di vita del processo di incenerimento degli RSU tal-quali, con conseguente produzione di energia elettrica ad alto voltaggio ed energia termica utilizzata per il teleriscaldamento.

a cura di: Paolo Neri

Titolo della tesi: Analisi del ciclo di vita di un termovalorizzatore: il caso Silla2 dell’AMSA Milano

Autore della tesi di laurea: Claudia de Robertis

Relatori: Bonoli A., Ciancabilla F.

Correlatore: Neri P.

Università: Università di Bologna-Ingegneria dell’Ambiente e del Territorio, Università di Bologna.

LCA di 1t di RSU bruciati nell’inceneritore dell’AMSA

Definizione degli obiettivi e dei confini dello studio

Obiettivo dello studio è la valutazione ambientale dello smaltimento degli RSU raccolti a Milano mediante incenerimento con conseguente recupero di energia termica ed elettrica.

Le funzioni del sistema sono il fine vita dei rifiuti solidi urbani mediante la loro termovalorizzazione.

L’Unità Funzionale è 1 ton di RSU tal-quale raccolto a Milano.

Il sistema che deve essere studiato è quello del Silla 2.

I confini del sistema vanno:

  • in ingresso dall’arrivo degli RSU all’inceneritore.
  • In uscita fino alle emissioni dei fumi, allo smaltimento delle polveri e delle ceneri.
  • Vengono anche considerate la produzione di energia elettrica e termica e l’LCA dell’impianto.

Per lo studio viene usato il Codice di calcolo SimaPro5.0. I processi di produzione sono stati creati sulla base dei dati forniti dall’Azienda. Per i materiali costituenti i macchinari e il loro fine vita sono stati usati i dati contenuti nelle banche dati del codice che si riferiscono ad un periodo compreso tra il 1996 e il 2001.

La valutazione dell’impatto ambientale viene eseguito utilizzando il Metodo Eco-Indicator 99 E/ECW ricavato dal metodo Eco-Indicator 99 E/E modificato per tenere conto dei costi e del consumo di acqua.

Inventario

Nell’inventario, come già detto, viene presentato tutto ciò che farà parte dello studio del ciclo di vita dell’inceneritore, ovvero del Waste treatement Silla 2.

Col diagramma di flusso di figura 1, è possibile seguire schematicamente, il percorso di una tonnellata di RSU, dall’ingresso nell’impianto fino all’uscita sotto forma di fumi, residui solidi, residui liquidi, energia termica ed elettrica prodotte, ovvero, in sostanza, seguirne il suo ciclo di fine vita:

L’unità funzionale, ovvero una tonnellata di RSU, è colorata di arancione, i processi sono colorati di rosso, mentre i trattamenti di fine vita sono contraddistinti dal verde.

Figura 1 Il diagramma di flusso dell’inceneritore Silla 2

L’impianto

Il process Silla 2, considera il computo metrico dell’intero impianto, la sua potenziale durata, il conseguente smaltimento della struttura una volta dimesso, e viene richiamato nel Waste tratement per una quantità pari al rapporto tra l’unità funzionale (1t di rifiuto entrante), e la quantità di potenziali rifiuti entrante nell’arco dell’intera vita dell’inceneritore.

Il processo di pretrattamento

Il processo di pretrattamento considera l’impianto descritto dettagliatamente al capitolo 2 e schematizzato in Errore: sorgente del riferimento non trovata. Sono stati inserite le seguenti voci di costo:

  1. costi di costruzione;
  2. costi di gestione.

Per quanto riguarda il primo dato, ci si riferisce alla costruzione dell’impianto di pretrattamento comprensivo della discarica per l’organico stabilizzato. Il costo per questo investimento è di circa 15˙400˙000 €. Si è ipotizzato il ricorso ad un finanziamento esterno con conseguente esborso di 4˙776˙691€ per oneri finanziari con le ipotesi:

  1. tasso di interesse annuo pari al 5.45%;
  2. ammontare del mutuo coincidente al costo complessivo dell’inceneritore;
  3. piano di ammortamento della durata di 10 anni.

Per l’impianto sono previste opere civili di consolidamento dopo 10 anni ma già dopo 7 sarà necessario cambiare le linee e i macchinari per il danneggiamento dovuto al contatto con un materiale avente un alto tasso d’umidità o comunque per obsolescenza. I costi di gestione fanno quindi riferimento, oltre a personale, energia elettrica, carburante, manutenzione ordinaria, analisi di laboratorio, materiali di consumo, oneri amministrativi e acquisto del materiale filtrante del biofiltro, anche a pale, muletti, ricambi e altri mezzi.

La vagliatura

Il rifiuto tal quale, raccolto nella fossa di stoccaggio, viene caricato attraverso carroponte sulle tramoggie di carico e introdotto nel vaglio rotativo, costituito da un corpo metallico con fori da 60mm, da cui si generano due flussi, il sopravaglio e il sottovaglio;

il sopravaglio viene sottoposto a deferrizzazione e poi mandato in camera di combustione, mentre il sottovaglio viene inviato al consorzio Milano pulita per subire il processo di biostabilizzazione con conseguente recupero del biostabilizzato come ammendante.

Il process è vagliatura.

  • Si è ipotizzato che la durata del vaglio possa essere di 15 anni, e che, una volta dimesso, possa essere riciclato;
  • L’utilizzo di energia elettrica attribuita al processo nell’arco dei primi 10 mesi del 2003, è stata ricavata da una serie di voci prese dal rapporto ambientale redatto dalla EcoManagement:


utenza  % Consumo annuo
Ricezione/Stoccaggio 5 1997.5
Pressa 0.1 39.95
Montacarichi 0.05 19.975

Tabella 1 Il consumo annuo di energia elettrica

La quantità di sottovaglio (organico), è di 27483t nei primi 10 mesi del 2003, cioè circa l’11,6% dei rifiuti in ingresso.

La combustione

L’impianto è dotato di tre linee di combustione indipendenti e ogni linea è costituita da una griglia, dove avviene la combustione vera e propria e da una caldaia. A valle della griglia si trova il sistema di estrazione e spegnimento delle scorie residue della combustione.

Per controllare la combustione, viene utilizzato un sistema chiamato ACC (advanced combustion control), che consente di elaborare e gestire i molteplici parametri che entrano in gioco nella combustione di un combustibile come l’ RSU,caratterizzato da un’elevata eterogeneità.

Il sistema ACC risponde ai continui cambiamenti della qualità dei RSU mettendo in relazione l’umidità misurata nei fumi ed il potere calorifico calcolato con metodo indiretto utilizzando l’entalpia dell’acqua di alimento caldaia, l’entalpia del vapore prodotto, il rendimento della caldaia e la portata di rifiuti inceneriti.

Al variare della qualità il sistema agisce su tutti gli apparati coinvolti nel processo di combustione raggruppabili schematicamente in quattro blocchi di regolazione quali caricamento rifiuti, potenza della combustione,fase finale della combustione ed evacuazione scorie esauste, arie.

Il sistema ACC agisce su:

Caricamento dei rifiuti

La regolazione agisce essenzialmente sul tempo di residenza di questi a monte dello spintore e sulla prima zona della griglia di combustione variando lunghezza della corsa e tempi di pausa.

Lo spintore alimenta la prima zona sino al raggiungimento del livello (strato) di rifiuti consentito dal valore impostato di resistenza al flusso dell’aria primaria insufflata al di sotto del letto di rifiuti.

La resistenza al flusso è direttamente proporzionale al livello (strato) di rifiuti giacenti sulla griglia ed il valore di resistenza viene reimpostato automaticamente dal sistema.

Potenza della combustione

Sulla seconda e sulla terza zona avviene la combustione e la regolazione della sua potenza che si ottiene agendo sulla velocità di avanzamento dei rifiuti data dalle modalità di movimento dei cilindri di comando idraulici (veloce – lento) (stop – go).

Le modalità di regolazione possibili sono quattro due semplici e due combinate risultanti dalla combinazione delle prime.

Regolazioni semplici:

“regolazione O2” impiegata quando esistono problemi sul ciclo termico (avviamento Turboalternatore o altro);

“regolazione vapore” impiegata quando la regolazione O2 è in avaria o manutenzione o quando in conseguenza di ciò non è possibile impiegare una delle regolazioni combinate.

Regolazioni combinate

“regolazione vapore/O2” regola sostanzialmente la portata di vapore prodotto tenendo anche conto della percentuale di ossigeno libero presente nei fumi;

“regolazione O2/vapore” è quella normalmente utilizzata dagli operatori in quanto con essa si regola principalmente la percentuale di ossigeno libero nei fumi mantenendo tuttavia anche la produzione di vapore impostata con un andamento PI (Proporzionale Integrale).

Fase finale della combustione ed evacuazione scorie esauste

La regolazione ottimizza il tempo di residenza delle scorie sulla 4 zona della griglia agendo sulla velocità di avanzamento delle stesse data dalla modalità di movimento dei cilindri di comando idraulici (stop – go).

Arie

La regolazione ottimizza la quantità totale di aria comburente, la sua ripartizione tra aria primaria e secondaria ed infine la quantità di fumi riciclati in funzione dell’andamento della combustione.

Normalmente, al 100% del carico, l’aria primaria può variare dal 45 al 75% dell’aria immessa in camera di combustione; i corrispondenti valori di aria secondaria ad essa complementare possono quindi oscillare dal 25 al 45%.

La portata di fumi riciclati varia in base alle indicazioni fornite dall’ACC in relazione alla temperatura presente in camera di combustione, in presenza di un carico inferiore al 60% cessa l’immissione di fumi riciclati.

Post combustione

Le camere di combustione sono state progettate e attrezzate per essere gestite in modo tale che i gas prodotti dall'incenerimento dei rifiuti siano portati, dopo l'ultima immissione di aria di combustione, in modo controllato ed omogeneo e anche nelle condizioni più sfavorevoli previste, ad una temperatura di almeno 850 °C e perché sia garantita la loro permanenza in camera di combustione per almeno due secondi in presenza di un tenore volumetrico superiore al 6% di ossigeno libero nei fumi umidi come prescritto dalla normativa vigente.

Inoltre la presenza di bruciatori ausiliari che entrano in funzione automaticamente quando la temperatura dei gas di combustione scende al di sotto della temperatura minima stabilita è garanzia del mantenimento della temperatura di 850 °C.

Controllo e gestione dei parametri di post combustione

La temperatura di riferimento è quella denominata T2sec ed è la temperatura misurata, per mezzo di tre termocoppie, alla fine della camera di combustione sul tetto del primo canale ascendente.

La temperatura misurata viene, con un algoritmo correlato al carico termico, messa in relazione al tempo di permanenza dei gas dopo l’ultimo ingresso d’aria di combustione (2 sec) e in presenza di un tenore minimo di Ossigeno sui gas umidi (6%).

Il metodo adottato per dimostrare la validità dell’algoritmo di correlazione utilizzato è descritto nella procedura Apave, in essa sono presenti anche le modalità adottate per arrivare a tale dimostrazione.

In camera di combustione, così come previsto dalla vigente normativa, viene effettuata la misurazione dell’ossigeno mediante lo strumento analizzatore O2 della

Alt Optronic (Siemens).

Lo strumento, che sfrutta il principio di analisi all’infrarosso, è composto da un trasmettitore e da un ricevitore posizionati rispettivamente sul lato dx e sx della camera di combustione, mentre tutta la strumentazione di misura compreso il generatore di fascio luminoso a sorgente laser sono posti in un armadio comune alle tre linee di incenerimento posizionato a quota 9,00 e collegato alle sonde mediante fibre ottiche.

Nelle immediate vicinanze è stata installata parallelamente una sonda di misura dell’ossigeno all’Ossido di Zirconio.

Denitrificazione

Il contenimento degli ossidi di Azoto avviene per l’azione combinata dei fumi riciclati insufflati in camera di combustione assieme all’aria secondaria ed al trattamento del tipo SNCR con iniezione, attraverso una serie di iniettori installati su due livelli, di una soluzione di urea in acqua addolcita direttamente in camera di combustione.

La quantità di fumi da riciclare viene impostata e regolata dal sistema ACC in funzione del carico e della temperatura.

L’operatore imposta il set di NOx che si vuole ottenere in uscita al camino e automaticamente un apposito controllore provvede a variare la portata di urea immessa in camera di combustione in funzione dei seguenti parametri:

  • set point NOx impostato e corretto automaticamente dal controllore in relazione alle misure di NH3, H2O, O2 rilevati in uscita caldaia;
  • vapore prodotto;
  • temperatura camera combustione;
  • NOx misurati al camino.

I dati del process combustione

La quantità di rifiuto entrante in camera di combustione, è dato dal totale dei rifiuti in ingresso, 236954 ton nel2003, a cui sono state sottratte 27483 ton di sovvallo, i dati sono stati forniti dall’AMSA.

Anche il dato della quantità di urea utilizzata nel 2003, è stato fornito dall’AMSA.

Nel processo viene anche considerato un consumo di gas metano, dovuto sia all’avviamento della combustione, sia all’utilizzo di bruciatori ausiliari che,come spiegato nella parte tecnica di descrizione della combustione, entrano in funzione qualora la temperatura dei gas di combustione scenda al di sotto della temperatura minima stabilita.

L’energia elettrica attribuita al processo è quella fornita

All’interno del processo, c’è un altro sottoprocesso chiamato smaltimento scorie da combustione, in cui le scorie vengono inviate ad una discarica per scorie da combustione di RSU residuo, presa dalla banca dati dell’ANPA. Nel processo reale però, le scorie vengono inviate in Germania, ed utilizzate come riempimento per una miniera di sale esaurita; non avendo dati precisi su questa miniera, si è preferito trattare questo caso nell’analisi di sensibilità, e continuare a fare l’analisi dei risultati utilizzando appunto i dati della banca dati del codice ANPA. Per quanto riguarda l’evaporazione delle acque inquinate utilizzate per lo spegnimento delle scorie, non si è ritenuto opportuno considerarle, in quanto queste sono reimmesse in camera di combustione e quindi vanno a far parte dello studio della linea dei fumi.

La linea dei fumi

In uscita dalla caldaia, i fumi subiscono una serie di processi atti a diminuire la concentrazione di inquinanti presenti, il cui valore massimo ammissibile è stabilito per legge.

Passano attraverso un:

  • Precipitatore elettrostatico
  • Reattore con immissione di reagenti
  • Filtro a maniche

Precipitatore elettrostatico

Con i tre precipitatori elettrostatici, uno per ogni linea di combustione, si provvede all’abbattimento delle ceneri leggere presenti nei fumi;

il process precipitatore elettrostatico è di seguito riportato:

Il consumo di energia elettrica attribuito al processo, è il 60% dell’energia alla voce trattamento fumi:

All’interno del processo, è presente anche un sottoprocesso chiamato inertizzazione ceneri, di seguito riportato, dove viene considerata la quantità di calce idrata utilizzata.

Viene anche definito il fine vita di queste polveri inertizzate, ovvero in una discarica per polveri da incenerimento di RSU residuo, presa dalla banca dati dell’ANPA, che per completezza riportiamo di seguito:

Reattore e filtri a maniche

A valle del precipitatore elettrostatico si procede ad un ultimo trattamento, a secco, finalizzato all’abbattimento di composti acidi (HCl, HF ed SO2), del mercurio, delle diossine e dei furani presenti nei fumi. La temperatura dei fumi viene continuamente regolata alle condizioni ottimali per l’assorbimento dei gas acidi (tra i 125 e 137 °C).

Il sistema di trattamento è composto essenzialmente da:

  • Sistema di distribuzione reagenti;
  • reattore;
  • filtro a maniche.

Il reattore è un’apparecchiatura montata in linea e installata a valle dello scambiatore di condizionamento.

In esso una lancia con ugello di iniezione pneumatica provvede a dosare nei fumi i reagenti trasportati attraverso il sistema di distribuzione reagenti.

I reagenti immessi sono:

  • Calce idrata per l’eliminazione dei composti acidi;
  • carboni attivi per l’eliminazione di mercurio, diossine e furani;
  • polveri di ricircolo (ricircolato) contenenti ancora quantità significative di calce idrata e carboni attivi non esausti.

Immediatamente a monte della zona d’iniezione è situato un generatore statico di turbolenza in modo da garantire una distribuzione uniforme dei reagenti nella corrente gassosa.

Nei filtri a maniche vengono ultimate le reazioni avviatesi nel reattore e vengono filtrate dalle maniche le polveri inertizzanti cariche degli inquinanti abbattuti.

Il filtro è costituito da sei comparti (camere) filtranti, indipendenti e in parallelo fra loro a tre a tre.

Ogni comparto contiene 192 maniche disposte su dodici file ed è equipaggiato da un serbatoio di aria compressa per la pulizia delle maniche, che avviene con valvole d’impulso separate per ogni fila di maniche.

Il process è filtro a maniche e reattore.

Le quantità di calce idrata e carbonio attivo consumate nel 2003 sono state fornite da AMSA, mentre per l’energia elettrica consumata, si è ipotizzato che al processo possa essere attribuita una percentuale del 40% dei consumi alla voce trattamento fumi:

Il processo, comprende anche due sottoprocessi: il raccoglimento delle ceneri nei silos e smaltimento e la struttura del filtro a maniche.

Il raccoglimento delle ceneri, considera anche il fine vita di queste ultime, che è stato indicato come discarica per RSU residuo presa dalla banca dati dell’ANPA.

Per quanto riguarda la struttura del filtro a maniche,il filtro è costituito da sei comparti (camere) filtranti, indipendenti e in parallelo fra loro a tre a tre.

Ogni comparto contiene 192 maniche disposte su dodici file ed è equipaggiato da un serbatoio di aria compressa per la pulizia delle maniche, che avviene con valvole d’impulso separate per ogni fila di maniche.

All’uscita del filtro a maniche i fumi sono aspirati da un ventilatore e inviati al camino, alto 120 metri e dotato di un sistema di monitoraggio in continuo delle emissioni.

Il ciclo termico

I fumi caldi generati dalla combustione, attraversano la caldaia e cedendo il proprio calore e producendo vapore surriscaldato; il vapore è utilizzato per produrre energia elettrica, ceduta all’ENEL(161016MWh), e calore per il teleriscaldamento, ceduto all’AEM (21388MWh).

L’energia elettrica utilizzata nel ciclo termico viene considerata come somma dell’energia attribuita alla caldaia a recupero e alla condensazione ausiliaria:


UTENZA
%
Consumo annuo (MWh/anno)
Caldaia a recupero
22.5
8988.75
Condensazione ausiliaria
0.05
19.975

Tabella 2 Consumo annuo di energia elettrica per la caldaia a recupero e per l condensazione ausiliaria


La quantità di energia elettrica prodotta è ad alto voltaggio e viene considerata nel waste treatment come prodotto evitato, ovvero come energia elettrica che non verrà prodotta in altro modo e quindi con un inquinamento conseguente.

Il teleriscaldamento

Un impianto di cogenerazione permette di ricavare energia termica processo di incenerimento.

La linea delle acque

Il consumo di acqua nel codice di calcolo viene considerato come consumo di una risorsa. Una schematizzazione dell’utilizzo dell’acqua è riportata in figura 2:

Figura 2 Schema di utilizzo dell’acqua nell’inceneritore Silla 2

Come si può quindi vedere, l’impianto è allacciato sia alla rete di distribuzione di acqua potabile, sia è autorizzato dalla regione Lombardia a prelevare acqua industriale da due pozzi attigui all’impianto, con una portata massima di 300 m³/h.

L’acqua prelevata è utilizzata principalmente per:

  • l’acqua potabile prelevata dalla rete di distribuzione dell’Acquedotto Comune di Milano, è utilizzata esclusivamente per uso sanitario;
  • l’acqua prelevata dai 2 pozzi è utilizzata per il processo di termovalorizzazione (principalmente per il reintegro del bacino torri evaporative) e per la rete

Nel 2003 si sono avuti i seguenti consumi:


ANNO
ACQUA POZZI
m³/anno
ACQUA POTABILE
m³/anno
2003
697010
8588

Tabella 3 Il consumo di acqua nel2003

Mediamente più dell’80 % dell’acqua, prelevata dai pozzi, è acqua utilizzata nelle torri di raffreddamento. Di quest’acqua il 60 % evapora in atmosfera e il 40 % rimanente è acqua di spurgo delle torri che, declorata, viene immessa nel cavo Parea e riutilizzata per irrigare il parco “Il Boscoincittà”. Nel caso in cui ci fosse un’avaria del decloratore, l’acqua di spurgo verrebbe convogliata al depuratore consortile di Pero.

Altre acque reflue sono:

  • le acque meteoriche di prima pioggia (da aree scolanti dell’insediamento) inviate nel depuratore consortile di Pero;
  • le acque meteoriche di seconda pioggia (da aree scolanti dell’insediamento) scaricate nell’ex fontanile Piccaluga;
  • le acque di tipo assimilabile a civile (da servizi igienici dell’insediamento) inviate nel depuratore consortile di Pero.

Le acque reflue dell’impianto di demineralizzazione, del lavaggio dei teflonati e dei drenaggi inquinati, come già detto nel paragrafo dedicato alla combustione, vengono utilizzate come acque di spegnimento delle scorie della combustione.

Per descrivere questi processi nel codice, si è proceduto nel seguente modo:

  • L’acqua di lavaggio delle aree potenzialmente inquinate,che subisce in loco processo di sedimentazione e disoleatura per poi essere inviata al depuratore, è stata quantificata come il 10% delle acque reflue totali inviate al depuratore:
  • 10% di 23407m³= 2340.7 m³
  • Per questa quantità di acqua si è considerato come trattamento di fine vita,
  • una depurazione per acque industriali (che al suo interno prevede una sedimentazione ed una disoleatura) presa dalla banca dati del codice.
  • Per il restante 90% delle acque inviate al depuratore, che comprendono anche gli scarichi civili, si è considerato come trattamento di fine vita, una depurazione di tipo biologico.
  • L’acqua invece immessa nel cavo Parea, è stata considerata come emissione di Waste water alla voce Emission to water.

L’impianto di demineralizzazione

Il processo di demineralizzazione, è stato preso dalla banca dati del codice.

Le emissioni dal camino

Le emissioni dal camino, sono state estrapolate da analisi di laboratorio fatte in data 30/luglio/2003 forniteci da AMSA. le concentrazioni di inquinante sono riferite all’11% di ossigeno in volume, con una temperatura di 273K ed una pressione di 103.3kPa, e con gas secco;

INQUINANTE linea 1/1 linea1/2 linea1/3 media linea 1
  mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3
         
Polveri totali
0,4
2,9
2,3
1,866666667
Polveri PM 10
0,2
0,9
0,6
0,566666667
HCl
0,2
0,4
0,4
0,333333333
Hfl +Hbr
0,1
0,1
0,1
0,1
SO2
1
2
1
1,333333333
NO2
122
178
156
152
Ammoniaca
0,8
5,2
0,5
2,166666667
C.O.T.
1
1
1
1
Monossido di carbonio
8
7
7
7,333333333
Cadmio
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
Tallio
0,001
0,001
0,001
0,001
Cd+Tl
0,0011
0,0011
0,0011
0,0011
Mercurio
0,018
0,011
0,009
0,012666667
Antimonio
0,001
0,004
0,001
0,002
Arsenico
0,001
0,001
0,001
0,001
Piombo
0,001
0,001
0,001
0,001
Cromo totale
0,002
0,001
0,001
0,001333333
Cobalto
0,001
0,001
0,001
0,001
Rame
0,006
0,005
0,006
0,005666667
Manganese
0,007
0,005
0,006
0,006
Nichel
0,001
0,001
0,001
0,001
Vanadio
0,001
0,001
0,001
0,001
Stagno
0,001
0,001
0,001
0,001
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+Sn
0,022
0,021
0,02
0,021

Tabella 4 Emissioni dalla LINEA 1


INQUINANTE linea2/1 linea2/2 linea2/3
  mg/Nm mg/Nm3 mg/Nm3
       
Polveri totali
2,7
2,1
1,9
Polveri PM 10
0,4
0,4
0,2
HCl
0,7
1,5
0,2
Hfl +Hbr
0,1
0,1
0,1
SO2
2
2
2
NO2
173
145
141
Ammoniaca
1,6
1,9
0,1
C.O.T.
1
1
1
Monossido di carbonio
7
5
10
Cadmio
0,0001
0,0001
0,0001
Tallio
0,001
0,001
0,001
Cd+Tl
0,0011
0,0011
0,0011
Mercurio
0,009
0,017
0,009
Antimonio
0,001
0,001
0,001
Arsenico
0,001
0,001
0,001
Piombo
0,001
0,001
0,001
Cromo totale
0,001
0,001
0,001
Cobalto
0,001
0,001
0,001
Rame
0,008
0,006
0,002
Manganese
0,009
0,007
0,002
Nichel
0,001
0,001
0,001
Vanadio
0,001
0,001
0,001
Stagno
0,001
0,001
0,001
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+Sn
0,0025
0,021
0,012

Tabella 5 Emissioni dalla LINEA 2


INQUINANTI   linea 1 linea 2 somma Totale in un anno mg
           
idrocarburi policiclici aromatici(IPA) mg/Nm3
0,000011
0,000011
0,000022
26455,66
PCB mg/Nm3
0,000001
0,000001
0,000002
2405,06
diossine (somma di PCCD e PCDF) ng/Nm3 TEQ
0,007232
0,0071181
0,0143501
17256429

Tabella 6 Emissioni di IPA PCB diossine e furani.


INQUINANTE somma linee
  mg/Nm3
   
Polveri totali
4,1
Polveri PM 10
0,9
HCl
1,133333333
Hfl +Hbr
0,2
SO2
3,333333333
NO2
305
Ammoniaca
3,366666667
C.O.T.
2
Monossido di carbonio
14,66666667
Cadmio
0,0002
Tallio
0,002
Cd+Tl
0,0022
Mercurio
0,024333333
Antimonio
0,003
Arsenico
0,002
Piombo
0,002
Cromo totale
0,002333333
Cobalto
0,002
Rame
0,011
Manganese
0,012
Nichel
0,002
Vanadio
0,002
Stagno
0,002
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+Sn
0,032833333

Tabella 7 La composizioni di fumi. Da dati AMSA nel 2002 sono stati emessi 1.202.530.195 Nm3 di fumi dal camino.


Analisi dei risultati del calocolo con Eco-indicator 99 modificato

Figura 3 Il diagramma della valutazione per single score del waste treatment Silla 2 con scorie in discarica
Figura 4 Il diagramma della valutazione per process contribution del waste treatment Silla 2 con scorie in discarica

Da quest’ultimo diagramma di valutazione si può vedere che peso ha ogni singolo processo, nell’economia generale di tutto il processo di incenerimento.

Infine, dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che:

  • Il processo produce un danno evitato di –8.08E-5 Pt totali, dati dalla somma di tutti i punteggi attribuiti dalla valutazione alle singole categorie di danno:
  • Il danno evitato inoltre è dovuto per 312.8% al consumo evitato delle risorse, ed in particolar modo al consumo evitato di combustibile fossile,per il 2.74% alla qualità dell’ecosistema,la salute umana invece subisce un danno, pari al 215.5% del totale.

Analisi di sensibilità

Il problema delle scorie

Un problema che si è presentato nello studio del processo, è stato quello relativo allo smaltimento delle scorie da camera di combustione: le scorie vengono infatti inviate in Germania presso la miniera “KOCHENDORS” di Bad Friedrich, per riempire delle miniere di salgemma dimesse.

Vengono allegati i valori della composizione delle scorie forniti da AMSA mediante analisi di laboratorio effettuate dal 06/giugno al 21/giugno 2002:

INQUINANTE  
     
Cloruri mg/kg
9036
Rame totale mg/kg
22332
Rame solubile mg/kg
10
Piombo mg/kg
150
Cadmio mg/kg
5,1
Cromo totale mg/kg
107
Cromo VI mg/kg
<0,1
Mercurio mg/kg
0,8
Berillio mg/kg
<4
Tellurio mg/kg
5
Selenio mg/kg
<0,7
Tallio mg/kg
<2
Antimonio mg/kg
10
Zinco mg/kg
6000
Arsenico mg/kg
<1
PCB mg/kg
<1
PCDD mg /kg
<0,02
PCDF mg /kg
<0,02
Somma PCDD,PCDF come T.E. mg /kg
<1*E-5
Benzo IPA
0.2
Altri IPA
0.7

Tabella 8 La composizione delle scorie

Da queste analisi chimiche e dalle prove di eluizione in acido acetico il rifiuto viene catalogato come non pericoloso. Non disponendo di dati più precisi, è stata fatta una ulteriore analisi del processo di incenerimento, considerando le scorie come emissioni al suolo.

Figura 5 Il diagramma della valutazione per single score del confronto

Dall’analisi dei risultati si nota che:

  • Con le scorie immesse direttamente nell’ambiente il processo di incenerimento produce un danno di 0.23 Pt, mentre nel caso delle scorie in discarica, si ha un vantaggio di 8.08E-5 Pt.
  • Il danno del processo con le scorie nell’ambiente è dovuto per il 100% all’Ecosystem Quality .

In conclusione, si presuppone che una volta attivato il pretrattamento di deferrizzazione, si potrà avere un impatto ambientale minore e un beneficio ambientale ed anche economico, dovuto al riciclo dei materiali ferrosi.

Risulta rilevante l’impatto dovuto al trasporto delle scorie in Germania, tenendo conto che potrebbero essere smaltite in apposite discariche in Italia, ma il problema nasce dal fatto che il conferimento in discarica di questo rifiuto comporta, per i gestori di impianti di incenerimento, costi piuttosto elevati (i costi sono di circa 100 euro a tonnellata) e che comunque le discariche sono destinate ad esaurirsi. Molto meglio sarebbe procedere alla loro valorizzazione in differenti modi, tenendo conto che si stanno facendo molti studi in questo senso.

Uno degli nuovi orientamenti, può essere quello del riutilizzo delle scorie nei cementifici, in quanto, ma questo allo stato attuale è fatto in piccolissima parte non valorizzando quindi per niente questo residuo .

Un altro importante settore di riguardo è quello dei materiali ceramici di uso industriale, laterizi, piastrelle e simili oppure quello di vernici e prodotti leganti a bitume e resine.

Inoltre c’è il possibile riutilizzo come sottofondo stradale, come avviene in molti paesi della comunità europea. Impegnativi però risultano i processi di depurazione delle scorie soprattutto dalle frazioni più piccole dei metalli;

Sarebbe proponibile utilizzare il processo di elettrolisi ed elettrocinesi che è una tecnica valida di bonifica di siti contaminati da metalli pesanti, ma non ancora utilizzato per le scorie di incenerimento RSU.

Il processo si compone di due elettrodi ed una soluzione di elettroliti, ovvero composti che in soluzione o fusi lasciano passare la corrente elettrica; quando l'elettrolita è disciolto in un solvente, una frazione più o meno grande delle sue molecole si dissocia in ioni: la molecola, che è inizialmente neutra, si scinde in uno ione carico positivamente (catione) e in uno ione carico negativamente (anione); Per avere il processo elettrolitico è necessario applicare una differenza di potenziale minima, al di sotto della quale non si ha elettrolisi, per vincere i fenomeni di resistenza della soluzione, questa è detta tensione di decomposizione, ed è caratteristica di ogni elettrolito; Sfruttando la diversa tensione o potenziale di decomposizione si possono allora separare come metalli o non metalli i vari cationi o anioni di una miscela di sali. Nel processo di bonifica di siti inquinati gli ioni dei metalli pesanti in frazioni piccolissime tendono a muoversi all’interno del terreno contaminato posto in una soluzione elettrochimica ,sotto il passaggio di una corrente continua a basso voltaggio. L’interesse applicativo al trattamento di scorie ,deriva proprio da questo concetto. Difatti sono queste particelle piccolissime che con i normali trattamenti di separazione non vengono estratte e che vengono rilasciate nell’eventuale test di cessione in acido acetico.

Un altro processo utilizzabile, sarebbe quello della loro vetrificazione, processo utilizzabile, come già visto, anche per i le ceneri, ottenendo, previa possibile aggiunta di opportuni additivi, un prodotto più o meno omogeneo che ha comunque una resistenza alla lisciviazione molto maggiore dei prodotti di partenza e dei prodotti ottenuti secondo i metodi convenzionali.

I vantaggi possono essere numerosi: si ottiene un prodotto con alta durabilità che non richiede la messa in discarica e può avere delle applicazioni sia ad alto valore aggiunto sia non particolarmente importanti quali l’uso come sottofondo stradale.

Confronto tra produzione di energia elettrica da termovalorizzazzione , da carbone, da gas e da petrolio

In questo paragrafo, si vuole confrontare la produzione di energia elettrica ottenuta mediante termovalorizzazione, con quella convenzionalmente prodotta mediante centrali termoelettriche differentemente alimentate.

Di seguito sono riportati il diagramma del damage assessement e della caratterizzazione, e la tabella della caratterizzazione.

Figura 6 Il diagramma della valutazione dl confronto per single score

Si può vedere come l’impatto maggiore dell’incenerimento come processo per produrre energia, si abbia nella categoria dei cancerogeni, mentre risultano più bassi i danno dovuti ai respiratori inorganici e, naturalmente, al consumo di risorse.

Confronto tra l’inceneritore e la discarica

Di seguito viene riportato il confronto tra il processo di incenerimento nel Silla 2 e quello di invio degli RSU nella discarica controllata per RSU tal quali, presa dalla banca dati dell’ANPA.

Figura 7 Il diagramma della valutazione dl confronto per single score

Si può vedere che il punteggio totale, attribuisce un danno evitato al Silla 2 e un danno alla discarica;per la discarica risultano preponderanti i danni dovuti al Climate change per l’emissione di metano e i danni dovuti all’uso del territorio.

Conclusioni

  • L’inceneritore produce un danno evitato di –8.08 E-5 Pt , dovuto principalmente dell’energia elettrica e al calore prodotti:
  • si può quindi sostenere che l’inceneritore rappresenta a tutti gli effetti un impianto per la produzione di energia
  • La categoria di danno Human Health però, subisce un danno, mentre per tutte le altre categorie si ha un vantaggio;

Il danno dipende principalmente, non dall’incenerimento in sè, ma dal trattamento di fine vita delle ceneri residue della depurazione dei fumi, cariche di tutti gli inquinanti sottratti a questi;

Sarebbe quindi opportuno indirizzare la ricerca verso un progresso tecnologico in questo senso;

A questo proposito, si può accennare a sperimentazioni fatte sul processo di vetrificazione della ceneri:

Questo processo, consiste nella fusione, completa o parziale, delle ceneri, previa possibile aggiunta di opportuni additivi. Lo scopo è quello di ottenere un prodotto più o meno omogeneo che ha comunque una resistenza alla lisciviazione molto maggiore dei prodotti di partenza e dei prodotti ottenuti secondo i metodi convenzionali,ottenendo così un prodotto con alta durabilità che non richiede la messa in discarica e può avere delle applicazioni sia ad alto valore aggiunto sia non particolarmente importanti quali l’uso come sottofondo stradale. Uno dei primi tentativi di vetrificare le ceneri volanti è in corso presso l’AMIUP di Padova. Il processo, pur valido, non ha trovato finora un’applicazione estesa.

Numerosi sono i brevetti per la vetrificazione delle ceneri volanti con sconfinamenti perfino nelle tecnologia nucleare; la ricerca ormai si spinge ad utilizzare una torcia a plasma per ottenerne la fusione.

Si portano quindi le ceneri ad una temperatura superiore ai 1300°C, ottenendo un residuo finale vetrificato e un fango carico do metalli pesanti.

Tuttavia occorre tenere presente che l’inceneritore rappresenta anche un mezzo per trattare il fine vita dei rifiuti. Questa funzione aumenta l’utilità dell’inceneritore che deve essere tenuta in conto


Bibliografia

C. de Robertis e altri, “Analisi del ciclo di vita di un termovalorizzatore: il caso Silla2 dell’AMSA Milano”, Doc. ENEA PROT – P135 - 044, Bologna, 2003