Rifiuti Rovigo

Da Lca rifiuti.

La metodologia LCA per la valutazione ambientale della gestione dei rifiuti

L’obiettivo dello studio è un analisi ambientale ed economica del ciclo di vita della gestione dei rifiuti solidi urbani nella Provincia di Rovigo, negli anni 2003–2005.

a cura di: Bari Michele

Titolo della tesi: Analisi ambientale del Piano Provinciale di Gestione dei Rifiuti della Provincia di Rovigo con il metodo dell’analisi del Ciclo di Vita (LCA)

Autore della tesi : Bari Michele

Relatori: Giuseppe Castaldelli e Paolo Neri

Università degli Studi di Ferrara, Facoltà di Scienze MM.FF.NN. Dipartimento di Biologia


Oggetto dello studio

Lo studio cerca di analizzare il piano di gestione dei rifiuti e i suoi sviluppi negli anni, cercando di individuare i danni o i vantaggi legati alle varie tipologie di raccolta e smaltimento rifiuti. Nella sua totalità diventa un valido supporto, per le Amministrazioni di fronte a processi decisionali e di valutazione della pianificazione.

Nel nostro caso l’analisi è stata fatta sul PPGR della Provincia di Rovigo che si estende su un area di 1790 km2 che conta circa 245000 abitanti con una produzione annua di rifiuti che passa da 125000 ton nel 2003 a 133000 ton nel 2005.

Con la messa in opera del Piano di gestione dei rifiuti, si aumenta la raccolta differenziata per perseguire i limiti stabiliti per legge, che passa dal 37.8% nel 2003 a 48.6% nel 2005.

Si cercherà quindi di dare particolare peso alle varie tipologie di raccolta differenziata con i relativi smaltimenti, verificando che anche da un punto di vista ambientale, ci sia un miglioramento. Il presente lavoro è un analisi ambientale della gestione e smaltimento dei rifiuti negli anni di riferimento, con i vari confronti. Si cercherà di capire se la linea scelta dall’Amministrazione Provinciale è quella corretta, cioè quella di perseguire una diminuzione del danno ambientale.


Analisi ambientale del Piano Provinciale di Gestione dei Rifiuti con il metodo LCA

Definizione dell’obiettivo dello studio

Obiettivo dello studio è la verifica della riduzione del danno ambientale nella gestione dei rifiuti solidi urbani nella provincia di Rovigo negli anni 2003-2005 dopo l’applicazione del Piano Provinciale dei Rifiuti.

Il campo di applicazione

La funzione del sistema è la gestione dei rifiuti urbani. Il sistema che deve essere studiato è la gestione dei rifiuti solidi urbani prodotti nella Provincia di Rovigo negli anni 2003-2005. I confini del sistema vanno dalla raccolta dei rifiuti al loro smaltimento. L’unità funzionale è la quantità dei rifiuti urbani prodotti in ciascuno degli anni considerati. Vengono raccolti sul campo i dati relativi alla raccolta dei rifiuti, al loro trasporto, all’eventuale trattamento (separazione, biodegradazione ecc), al trasporto fino alla destinazione finale (inceneritore, discarica e riciclo) per la quale saranno considerati per l’inceneritore le emissioni in aria, acqua e suolo (ceneri e scorie), per la discarica le emissioni in aria (biogas) e in acqua e suolo (percolato), per il riciclo le emissioni e il prodotto evitato. Per rappresentare i processi relativi ai trasporti, all’energia elettrica, all’energia termica, alla produzione dei materiali costituenti gli impianti si usano i processi presenti nella banca dati del codice SimaPro7. Il Software usato per lo studio è il SimaPro 7.0 creato della Prè (Product Ecology Consultants-NL), che consente di compiere l’analisi dell’impatto ambientale associato al ciclo di vita di un prodotto o servizio. Al suo interno sono presenti diversi database (Prè standard, BUWAL 250, IDEAMAT 2001, ETH-ESU 96; Ecoinvent) relativi a varie categorie: materiali (material), processi (process), energia (energy) e sistemi di trasporto (transport), metodi di smaltimento e trattamento dei rifiuti (waste treatment).

I metodi di valutazione utilizzati sono i seguenti: Eco-indicator 99 (olandese), EPS 2000 (svedese) e IMPACT 2002+ (svizzero).

Inventario

Di seguito viene riportato il procedimento seguito per determinare il numero di cassonetti riferito a una frazione merceologica per arrivare ad ottenere un dato in tonnellate per chilometro da inserire nel programma.

Partendo dalla quantità totale di rifiuto Q per frazione merceologica e il corrispettivo peso specifico P.S., con la formula riportata di seguito si determina il volume totale del rifiuto V;


Figura a Bari.png


Il volume totale viene diviso per le frequenze di raccolta del rifiuto (frequenza di svuotamento del cassonetto) f s, che si misura in numero di raccolte per anno e si ottiene il volume per raccolta Vr.


Figura b Bari.png


Il volume Vr così ottenuto si divide per il volume di un cassonetto Vc, (espresso in metri cubi) e per il tasso di riempimento t.r., (la percentuale di riempimento di ogni cassonetto può variare dal 30% al 60% a seconda dei materiale), e si arriva alla seguente formula che da il numero dei cassonetti.


Figura c Bari.png

Si utilizza la formula precedente per determinare il numero di cassonetti delle diverse frazioni merceologiche salvo alcuni casi dove il numero è già conosciuto.

Conoscendo il numero dei cassonetti, per calcolare i chilometri percorsi nella raccolta, è necessaria la distanza tra i cassonetti. Ipotizzando che i cassonetti siano sparsi in modo uniforme sulla Provincia, disposti sul ciglio stradale, e che siano riempiti da una serie di utenti equamente distribuiti su un area attorno al cassonetto, l’area che si formerà, sarà un’area circolare che ha nel suo punto centrale il cassonetto.

Dividendo la superficie dell’intero bacino per il numero di cassonetti si ottiene l’area circolare attorno al cassonetto, la distanza tra i due cassonetti corrisponde così a due volte il raggio dell’area.

Dà qui la distanza tra i vari cassonetti sarà data dalla seguente formula


Figura d Bari.png


La raccolta del rifiuto prevede un riempimento graduale dall’automezzo, e la quantità di rifiuto che trasporta il camion aumenta man mano che si svuotano i cassonetti. Quindi ad ogni svuotamento di cassonetto il camion si riempie di una quantità, che corrisponde al peso del rifiuto nel cassonetto. Conoscendo la distanza tra i cassonetti, determinata precedentemente, e il peso del rifiuto per cassonetto, si è sviluppata una formula che permette di considerare il progressivo riempimento dell’automezzo.


Tonnellate racc * km percorsi = fr*d * p.r.p.c.* [ n.c. * (n.c - 1)] / 2


d = Distanza tra due cassonetti

p.r.p.c = Peso di rifiuti per cassonetto

n.c = Numero dei cassonetti

fr = Frequenza di raccolta in un anno


Nel caso in cui la quantità di rifiuto trasportato per raccolta, supera la capacità del camion, si impiegano più camion e si riformula il calcolo nel seguente modo:

Dalla portata del camion, si calcolano quanti cassonetti servono per riempire un camion. Si utilizza la formula precedente per un camion solo, con un numero di cassonetti che corrisponde ai soli cassonetti che riempiono il camion (nc1).


Ton * km per camion = fr*d * p.r.p.c.* [ n.c1 * (n.c1 - 1)] / 2


d = Distanza tra due cassonetti

p.r.p.c = Peso di rifiuti per cassonetto

n.c1 = Numero dei cassonetti per camion

fr = Frequenza di raccolta in un anno


La Provincia di Rovigo è costituita da un unico bacino di raccolta formato da 50 comuni nei quali vengono sperimentati quattro sistemi diversi di raccolta:

  • Raccolta tradizionale con cassonetti stradali
  • Raccolta porta a porta parziale
  • Raccolta porta a porta integrale
  • Raccolta frazione umida con cassonetti stradali

Una volta raccolto il rifiuto in base alla sua tipologia viene incanalato secondo due flussi:

  • La raccolta secco (indifferenziato) che comprende tutto il rifiuto che entra nel separatore, compreso quello della raccolta porta a porta (Figura 1).
  • La raccolta differenziata che comprende tutto il rifiuto che entra negli impianti di riciclaggio e recupero.


Figura 1 La raccolta indifferenziata a Rovigo
Figura 2 La raccolta differenziata a Rovigo

Valutazione dei risultati e analisi dei risultati

Lo studio permette di stabilire, per lo scenario di smaltimento, attuato nel caso provinciale in esame, l’impatto ambientale sulle diverse categorie di danno (salute umana, qualità dell’ecosistema, risorse) e anche, più specificatamente, sulle singole categorie di impatto, che sono più di una per ogni categoria di danno (ad esempio, per la salute umana possono essere: cambiamenti climatici, riduzione dello strato di ozono, effetti delle sostanze cancerogene…). L’utilizzo di più metodi permette di avere diversi punti di vista, ogni metodo è impostato in modo diverso dagli altri, e quindi fornisce informazioni che altri metodi non danno.

L’analisi LCA, mettendo in evidenza le aree più impattanti dei processi, permette di capire dove conviene spendere risorse per apportare miglioramenti al processo, che siano efficaci dal punto di vista ambientale


Analisi del PPGR anno 2003


'RACCOLTA SECCO'RACCOLTA DIFFERENZIATA

Figura 3 Il diagramma della valutazione per single score del processo con Eco-indicator 99 del PPGR Rovigo 2003

Dall’analisi dei risultati si ottiene che:

Il danno totale vale 1.82E6 Pt dovuto per il 79.3% a Human Health, per il 26% a Ecosystem Quality -5.23% in Resources.

Inoltre il danno è dovuto per lo 187% a Raccolta Secco e per il -86.8% a Raccolta differenziata. Tale differenza è dovuta al fatto che la quantità di rifiuti raccolti con la raccolta differenziata nel 2003 è pari al 37.8% della raccolta totale.


Il processo raccolta differenziata 2003 è stato realizzato richiamando i processi Raccolta differenziata altri materiali 2003, Raccolta porta a porta, Raccolta porta a porta parziale, la raccolta di VPL(multimateriale), plastica, carta e vetro con campane stradali (il secco della raccolta Pap e PaP parzial è a parte).


Figura 4 Il diagramma di valutazione con E99 per single score del processo Racc. differenziata 2003

Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che:

  • Il processo che produce il danno massimo è il Porta a porta parziale senza secco (12.1%)
  • Il processo che produce il danno evitato massimo è Raccolta differenziata altri materiali (-29.6%) che (contiene al suo interno il riciclo dei materiali) seguito da Raccolta porta a porta senza secco(-18.618%) e da Recycling mixed plastics/RER per la raccolta della plastica con multimateriale (-18.406%)
  • Il processo produce un danno evitato di -1.58E6 Pt dovuto per il -9.61% a Human Health, -50.87% a Ecosystem Quality e per il -39.6% a Resources
  • Il processo evita il consumo di 6.39E8 MJ

Il processo Raccolta secco 2003 è stato realizzato richiamando i processi di Raccolta secco porta a porta, Raccolta secco porta a porta parziale e la Raccolta indifferenziata con cassonetti stradali

Figura 5 Il diagramma di valutazione con E99 del processo Raccolta secco 2003

Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che:

  • Il processo che produce il danno massimo è Disposal municipal solid waste, 22% water, to sanitary landfill/CH (71.3%)
  • Il processo produce un danno di 3.4E6 Pt dovuto per il 46.9% a Human Health, 37.5% a Ecosystem Quality e per il 15.6% a Resources
  • Il processo consuma di 1.37E8 MJ

Il confronto tra il processo PPGR 2003 e PPGR 2005 con il metodo Eco-Indicator99.

Figura 6 Il diagramma della valutazione del confronto dei processi PPGR Rovigo 2003 e PPGR Rovigo 2005


Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che:

  • Il danno diminuisce da 1.3301E6 nel 2003 a 9.5878E5 Pt nel 2005
  • In Human Health il danno diminuisce da 1.44E6 Pt nel 2003 a 1.41E6 Pt nel 2005 principalmente a causa di Cadmium, ion in acqua (in particolare a causa di Disposal, municipal solid waste,22.9% water, to sanitary landfill/CH) e dell’aumento dell’emissione evitata di Particulates, > 2.5µm <10µm (in particolare in Recycling glass/RER)
  • In Ecosystem Quality il danno diminuisce da 4.73E5Pt nel 2003 a 1.45E5 Pt nel 2005 principalmente a causa di Copper, ion (in particolare a causa Disposal, municipal solid waste,22.9% water, to sanitary landfill/CH) e dell’aumento dell’occupazione evitata Occupation forest intensive (in particolare in Recycling paper/RER).
  • In Resources il danno evitato diminuisce da -9.54E4 Pt nel 2003 a -6.14E4Pt nel 2005 principalmente a causa dell’aumento del consumo di Gas, natural, in ground (in Recycling paper/RER) e dell’aumento del consumo evitato di Oil, crude, in ground (in particolare in Transport lorry 28t/CH)
  • L’Energia consumata diminuisce da -5.02E8 MJ a -6.18E8 MJ principalmente a causa di Energy, gross calorific value, in biomass (in particolare in Recycling paper/RER).
  • In conclusione si può affermare che il danno diminuisce a causa della diminuzione della quantità di secco e dall’aumento della quantità di secco bruciato nell’inceneritore e dell’aumento della quantità di riciclo. Per quanto riguarda i trasporti si deve notare che con l’aumento della quantità di raccolta differenziata, i trasporti aumentano perché aumenta la quantità raccolta (tale aumento viene compensato dalla riduzione dei trasporti nella raccolta del secco)e dall’aumento della quantità di materiale riciclato. Per quanto riguarda la raccolta porta a porta si ha una riduzione della distanza ed un aumento del numero di contenitori: nella formula per il calcolo di t*km i due parametri si equilibrano.

Il confronto tra il processo Raccolta differenziata 2003 e Raccolta differenziata 2005 con il metodo Eco-indicator99.

Figura 7 Il diagramma della valutazione del confronto dei processo Raccolta differenziata 2003 e Raccolta differenziata 2005

Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che:

  • Il danno evitato diminuisce da -1.5824E6 nel 2003 a -1.543E6 Pt nel 2005
  • In Human Health il danno evitato diminuisce da -1.5201E5 Pt nel 2003 a -79401 Pt nel 2005 principalmente a causa di Nitrogen oxides (in particolare a causa dell’aumento di Transport lorry 28t e di Compost, at plant/ETH e nonostante l’aumento del riciclo di carta, plastica vetro e alluminio.
  • In Ecosystem Quality il danno evitato aumenta da -8.0355E5 Pt nel 2003 a -9.5732E5 Pt nel 2005 principalmente a causa di Occupation forest intensive (in particolare a causa dell’aumento di Recycling paper/RER).
  • In Resources il danno evitato diminuisce da -6.2683E5 Pt nel 2003 a -5.0623E5 Pt nel 2005 principalmente a causa di Gas, natural, in ground (in particolare a causa dell’aumento di Recycling plastic/RER, Recycling glass /RER e Transport lorry 28t)
  • L’Energia di cui si evita il consumo aumenta da -6.3909E8 MJ a -7.2291E8 MJ principalmente a causa di Energy, gross calorific value in biomass (in particolare in Recycling paper/RER).
  • In conclusione si può affermare che il danno evitato diminuisce a causa dell’aumento del trasporto per la raccolta e dell’energia necessaria per il riciclo. E ciò nonostante l’aumento della quantità dei prodotti evitati con il riciclo.

Di seguito vengono riportate le analisi con tutti tre i metodi.

Analisi dell’anno di riferimento del PPGR 2003, con i tre metodi si nota che:

  • con Eco-indicator 99 (modificato): nel 2003 si ha un danno che vale 1.82E6 Pt dovuto per il 79.3% a Human Health, per il 26% a Ecosystem Quality e -5.23% in Resources; dovuto per il -86,4% a Raccolta differenziata e per il 186% a Raccolta secco;
  • con EPS 2000 (modificato): In totale si ha un danno evitato pari a -6.62E7 Pt(=ELU=€); dovuto per il -111% a Raccolta differenziata e per il 11.3% a Raccolta secco;
  • con IMPACT 2002+ si ha un danno totale che vale 268 Pt dovuto 1.67E3% a Raccolta secco e per il -1.57E3% a Raccolta differenziata.

Dall’analisi dei risultati del PPGR 2005 si evidenza che:

  • Valutato con il metodo Eco-indicator 99 (modificato) causa un danno: pari a 1.41E6 Pt dovuto per il 94.1% a Human Health, per il 10.3% a Ecosystem Quality e -4.36% in Resources. Inoltre il danno è dovuto per lo 210% a Raccolta Secco e per il -110% a Raccolta differenziata. Tale differenza è dovuta al fatto che la raccolta differenziata nel 2005 è pari al 48,6% della raccolta totale.
  • Valutato con EPS 2000 (modificato) causa un danno evitato pari a -8,58E7 Pt(=ELU=€); dovuto per il -107% a Raccolta differenziata e per il 6,93%,a Raccolta secco;
  • Valutando con IMPACT 2002+ (modificato) si ha un danno totale che vale 114 Pt dovuto per il -3,44E3% a Raccolta differenziata e per il 3,54E3% a Raccolta secco;

Analisi di sensibilità

Confronto tra energia elettrica e termica prodotta dall’inceneritore e quelle prodotte da combustibili fossili

Si ritiene molto importante valutare il danno dovuto all’energia elettrica prodotta da inceneritore, rispetto a quello prodotto dall’energia elettrica ottenuta da combustibili fossili.

Si ricava il processo Energia elettrica da inceneritore con il quale viene prodotta 1.01MJ/kg di energia elettrica e, come coprodotto, 2.16 MJ di energia termica, utilizzando 1 kg di rifiuto trattato con il processo Disposal, municipal solid waste, 22.9% water to municipal incineration/CH. L’allocazione è stata definita sulla base dell’energia termica prodotta, trasformando l’energia elettrica in energia termica (dividendola per il fattore 0.36).

Si ricava il processo Energia elettrica da inceneritore (CdR) con il quale viene prodotta 3.69MJ/kg di energia elettrica e, come coprodotto, 2.77 MJ di energia termica, utilizzando 1 kg di rifiuto trattato con il processo Inc. ANPA xCdR 25y en UNIECO. L’allocazione è stata definita sulla base dell’energia termica prodotta, trasformando l’energia elettrica in energia termica (dividendola per il fattore 0.36).


Figura 8 Confronto tra 1MJ prodotto da gas, da coal, e da oil e dai due inceneritori Energia elettrica da inceneritore e Energia elettrica da inceneritore (CdR) con il metodo Eco-Indicator99


Trarre una conclusione sulla base di questi risultati risulta molto difficile perché:

  • le emissioni in aria non sono univocamente determinate. Per esempio ANPA CdR contiene una grande quantità di Zinc in aria, una quantità di diossine e di polveri, tutte sostanze che non compaiono nel processo di Ecoinvent;
  • le energie elettrica e termica prodotte, variano con la composizione del rifiuto, perché varia il suo potere calorifico;
  • a parità di danno l’inceneritore ha il vantaggio di smaltire il rifiuto;
  • il danno maggiore delle energie da combustibili fossili è causato dall’esaurimento delle risorse, mentre per le energie da incenerimento il danno maggiore è quello di Ecosystem Quality.

Conclusioni generali

Dall’ l’approccio con il metodo LCA delle diverse tipologie di raccolta e dei diversi fine vita per i rifiuti, si possono valutare i punti principali su cui si punta per un miglioramento della gestione dei rifiuti.

Nella raccolta differenziata è importante valutare in modo corretto il consumo di combustibili fossili nei trasporti, che non deve essere troppo elevato, perché potrebbe aumentare eccessivamente il danno nella fase di raccolta.

Allo stesso modo nel processo di riciclo si ha un impiego di energie, che non devono superare il vantaggio dato dal prodotto evitato, costituito dal materiale recuperato (il danno evitato deriva dalla non estrazione e sfruttamento delle materie prime).

Per ottenere un miglioramento ambientale è importante che nella raccolta differenziata, la somma di tutti i consumi di energie, (per i trasporti e per il riciclaggio) e il prodotto evitato (materiale riciclato), diano un impatto ambientale minore della tradizionale raccolta.

L’analisi del PPGR di Rovigo con i tre metodi, evidenzia chiaramente che nel 2005, c’è un miglioramento con conseguente diminuzione dell’impatto ambientale.

In particolare con Eco-indicator-99 il confronto tra le due annate mostra una sostanziale riduzione del danno nel 2005, per la sola raccolta differenziata, il danno evitato nel 2005 diminuisce leggermente, questo è dovuto all’aumento della quantità di rifiuto raccolto, che porta un maggior uso di combustibili fossili, spesi per i trasporti e per il riciclo.

Per la raccolta del secco nel 2005 c’è una diminuzione del danno rispetto al 2003, legata alla riduzione della quantità di rifiuto che va in discarica e all’aumento della quantità di rifiuto bruciato.

EPS 2000 complessivamente rileva un danno evitato attraverso la gestione dei rifiuti, che delinea un miglioramento complessivo nel 2005, sia nella raccolta differenziata che nella raccolta secco.

Con il metodo Impact-2002+ si nota una diminuzione generale del danno; per quanto riguarda la sola raccolta differenziata, c’è una diminuzione del danno evitato, che anche in questo caso è dovuto all’aumento dei trasporti e delle energie impiegate nei ricicli.

La strategia messa in atto nella gestione dei rifiuti negli anni 2003 e 2005 mostra una globale riduzione del danno ambientale, dovuto principalmente ai fine vita dei materiali che anziché essere conferiti in discarica vengono riciclati. Con la messa in opera del porta a porta si incrementa la quantità di materiale riciclato, che determina un necessario accrescimento del consumo di combustibili fossili (trasporti e ricicli), e una diminuzione del vantaggio.

Dalle considerazioni precedenti per ridurre l’impatto ambientale, si ritiene logico puntare sulla riduzione della quantità di rifiuti prima di tutto, seguita da un accurato processo di raccolta differenziata con i relativi ricicli, che precedono l’impiego del termovalorizzatore e in fine della discarica.


Bibliografia

Ruin M., Finotello M.R. “Rapporto sulla gestione e produzione dei rifiuti urbani e sulla raccolta differenziata 2002/2003”

Ruin M., Finotello M.R. “Rapporto sulla gestione e produzione dei rifiuti urbani e sulla raccolta differenziata 2004/2005”

Bari Michele e altri, “Analisi ambientale del Piano Provinciale di Gestione dei rifiuti della Provincia di Rovigo con il metodo dell’ analisi del ciclo di vita (LCA)”, Doc.ENEA ACS – P135 – 008, Bologna, 2006