PREMESSA

Da un punto di vista generale, i sistemi di smaltimento finale di rifiuti urbani (RU), già sottoposti a raccolta differenziata, hanno portato negli ultimi anni ad un fiorire di nuove proposte di tecnologie di smaltimento; molte di queste sono state abbandonate per vari motivi tra i quali la difficoltà di applicazione di tecnologie industriali nei confronti di un materiale, il rifiuto, che è destinato a variare anche rapidamente in termini quantitativi e qualitativi, in funzione delle politiche di riduzione della produzione rifiuti e della raccolta differenziata disposta dall’amministrazione locale. La loro composizione variabile ed incostante rende inoltre necessario disporre di una elevata flessibilità tecnologica al fine di una corretta gestione.

Questo tema è stato affrontato nel presente articolo del quale qui si presenta la prima parte (ciclo dei rifiuti urbani) mentre si rinvia la pubblicazione della seconda parte (termovalorizzazione) nel prossimo numero di Enco Journal.

LA PRODUZIONE DEI RIFIUTI URBANI IN ITALIA

La produzione dei rifiuti urbani ha fatto registrare, nel periodo 2001-2005, una crescita complessiva di poco inferiore all’8% con un incremento particolarmente marcato nel triennio 2003-2005 (Tabella 1).

Il Nord, con un tasso di raccolta pari al 38,1%, supera l’obiettivo del 35% mentre il Centro ed il Sud con percentuali rispettivamente pari al 19,4% ed all’8,7%, risultano ancora decisamente lontani da tale obiettivo (Tabella 2 e Fig. 1).

ANALISI DEI DATI DI RACCOLTA DIFFERENZIATA

I dati relativi alle diverse frazioni merceologiche confermano il buon trend di crescita, già evidenziato nel precedente biennio, della raccolta differenziata della frazione organica (verde+umido), che aumenta, tra il 2004 ed il 2005, di circa 214 mila tonnellate, (Tabelle 3 e 4) che corrisponde ad un aumento percentuale del 9,7%. La raccolta di tale frazione è diffusa, soprattutto, nel nord del Paese dove risulta più sviluppato il sistema impiantistico di recupero mediante compostaggio di qualità (oltre 3 milioni di tonnellate di potenzialità di trattamento).

TECNOLOGIE DI GESTIONE DEI RU

In sintesi, le tecnologie principali di smaltimento dei rifiuti sono riassumibili in:

• Valorizzazione di flussi di materiali da raccolta differenziata.
• Selezione dei rifiuti indifferenziati con produzione di combustibile da rifiuti (CDR).
• Smaltimento in discarica controllata.
• Termodistruzione con recupero di energia (c.d. termovalorizzatori)
• Recupero di scorie da termovalorizzazione.
• Inertizzazione di ceneri da combustione

Nei punti seguenti da 1 a 3 viene prospettata una rassegna delle diverse tecnologie disponibili.

1. IMPIANTI DI SELEZIONE E VALORIZZAZIONE DI RIFIUTI

I materiali provenienti dalla raccolta differenziata necessitano di regola di una fase di selezione prima di poter essere avviati al riciclaggio (Fig. 2) Il loro schema funzionale prevede arrivo e stoccaggio dei rifiuti in ingresso in aree predefinite e/o in cassoni scarrabili; cernita dei materiali indesiderati, possibilità di sottoporre a preventiva triturazione prima della fase di vagliatura e selezione manuale; selezione, con separazione automatica della frazione metallica; il flusso residuo combustibile potrà infine essere a sua volta pressato.

Gli impianti di valorizzazione hanno finalità distinte a seconda del tipo di raccolta differenziata attuata:

• raccolta di un unico materiale; in questo caso lo scopo delle selezione consiste principalmente nella eliminazione di materiali erroneamente conferiti;

• raccolta di materiali misti; la selezione consente la separazione dei flussi delle frazioni secche raccolte e l’eliminazione di materie improprie.

E’ stato stimato che da 50 kg di rifiuti raccolti in maniera differenziata, nelle successive fasi di selezione e lavorazione si producono almeno 10 kg (20%) di rifiuti non recuperabili, e quindi da conferire allo smaltimento finale. Questi impianti, costituiti assemblando tecnologie ampiamente disponibili sul mercato, si prefiggono l’obiettivo di sviluppare ed ottimizzare anche dal punto di vista commerciale il mercato del recupero/riciclaggio dei materiali valorizzabili, quali: carta, cartone, plastiche, ferro, alluminio ecc. In sintesi, questi impianti sono finalizzati a:

1) Valorizzare al massimo i flussi di materiali da destinare alla commercializzazione.
2) Ridurre i materiali ad una pezzatura omogenea, mediante triturazione, al fine di agevolarne la selezione o la successiva fase di pressatura.
3) Aumentare la densità naturale dei materiali selezionati al fine di ridurre i vuoti, ed agevolare la movimentazione, stoccaggio e trasporto.
4) Minimizzare gli scarti destinati allo smaltimento in discarica.
5) Produrre con la parte di materiale restante del C.D.R. da avviare al recupero energetico.
6) Attuare una gestione economica dell’attività di servizio sui materiali raccolti mediante la tecnica della R.D.

Le attività di selezione in grado di consentire la valorizzazione e la commercializzazione di materiali, con destinazione consolidata portano al recupero di: plastiche, carta, cartone, cascami, legno, rottame di ferro, alluminio, frazione secca combustibile (CDR).

2. SELEZIONE E VALORIZZAZIONE DEI RIFIUTI INDIFFERENZIATI CON TRATTAMENTO MECCANICO-BIOLOGICO

I processi di trattamento meccanico-biologico (MB) (Fig. 3) per la gestione dei rifiuti sono basati su una preselezione meccanica ed un successivo trattamento biologico dei rifiuti al fine di ottenerne la stabilizzazione. Nel tempo, questi schemi di trattamento si sono evoluti sia in relazione alla metodologie di raccolta differenziata adottate , sia in relazione alla metodologia di stabilizzazione della frazione organica (trattamenti anaerobici in alternativa alla stabilizzazione aerobica).

Pur nella varietà di tecniche impiantistiche esistenti ed in fase di sperimentazione, gli impianti di trattamento MB sono costituiti da tre fasi:

• fase di pre-trattamento meccanico;
• fase principale di trattamento biologico;
• fase di post-trattamento meccanico.

Gli impianti di trattamento MB costituiscono in sostanza una tecnica di trasformazione del rifiuto residuo, da concepire e dimensionare in funzione allo smaltimento finale e cioè sistemazione in discarica/ripristini ambientali, riutilizzo come CDR presso impianti di termodistruzione.

Elemento essenziale di questo tipo di trattamento è un ciclo di selezione semplificata, preferibilmente realizzato in maniera automatica, in modo da evitare rischi per la salute degli operatori.

Gli scopi di questi trattamenti consistono nella separazione dei rifiuti solidi urbani (RU) in flussi a composizione dominante di sostanza “secca” e “umida”, (il flusso umido, a matrice prevalentemente organica destinabile a stabilizzazione biologica aerobica o anaerobica e riutilizzo come ammendante per ripristini ambientali o a discarica come sovvallo non più putrescibile, il flusso a matrice prevalentemente secca e combustibile destinabile a termodistruzione);

Per il trattamento biologico possono essere impiegati metodi aerobici (compostaggio, essiccamento) o metodi anaerobici (digestione con produzione di biogas). Attraverso il compostaggio il contenuto biodegradabile viene convertito a CO2 , acqua e sostanze umiche. Le prime fasi di compostaggio intensivo (fino a quattro settimane), a causa del formarsi di gas dal cattivo odore debbono essere effettuate all’interno di edifici/capannoni chiusi, dotati di sistemi di ventilazione/aspirazione aria con deodorizzazione prima dell’emissione in atmosfera. Il prodotto in uscita viene poi normalmente sottoposto ad una fase di maturazione, volta alla stabilizzazione del prodotto che può avvenire anche all’aperto (da due ad otto mesi) in apposite aie, avendo perso il cattivo odore.

Con il solo processo di bioessicazione si attua una ridotta degradazione biochimica della componente organica allo scopo di rendere il rifiuto stabile e adatto ad uno stoccaggio temporaneo e, quindi, alla combustione.
Con il processo di digestione anaerobica, all’interno di strutture totalmente chiuse in assenza d’aria e in presenza d’acqua ed a temperatura controllata (35-55°C) avviene una fermentazione con produzione di biogas utilizzabile se prodotto in quantità adeguata.

Le tecnologie di trattamento meccanico-biologico oggi operanti possono essere quindi suddivise in tre principali categorie: 1) impianti MB integrati, destinati alla produzione di una frazione stabilizzata, (FOS), (con impieghi in discarica o per alcuni usi non agronomici) e di una frazione secca, CDR destinata al recupero energetico; 2)impianti di digestione anaerobica sulla frazione residua del rifiuto, con recupero del biogas; 3)impianti di essiccamento biologico della frazione residua per la produzione di CDR e/o frazioni destinate a recupero energetico.

3. IMPIANTI DI TERMOVALORIZZAZIONE CON GESTIONE INTEGRATA

Da soluzione unica in alternativa ad ogni altra, l’inceneritore è diventato uno degli anelli del sistema integrato dei rifiuti Nelle realizzazioni migliori l’inceneritore consente di lavorare in coesistenza e sinergia la raccolta differenziata , le filiere del ricircolo dei materiali, la produzione di compost, la trasformazione in CDR per la co-combustione, la discarica per i residui senza frazioni di interesse (Fig. 4).

Il trattamento termico dei rifiuti costituisce attualmente lo schema impiantistico a maggior impegno tecnologico nel campo del trattamento/smaltimento dei RU in quanto esso coinvolge tre linee di flusso di sostanze tra loro differenti, ma comunque interdipendenti nel ciclo: 1) gli scarti residui (ceneri e scorie); 2) I prodotti che derivano dalla combustione (fumi caldi); 3) Il fluido che recupera, scambia e trasforma l’energia prodotta nel ciclo termico.

Le tre tecniche attualmente disponibili per un processo di termovalorizzazione sono: incenerimento, gassificazione/pirolisi, impianti al plasma. Queste tre tecniche verranno presentate nella seconda parte di questo articolo.