Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
IL TRATTAMENTO DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI (RSU) NON DIFFERENZIATI ATTRAVERSO IL
PROCESSO ZENC (ZERO EMISSION – NO COMBUSTION)
1
TRATTAMENTO DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI (RSU) NON DIFFERENZIATI ATTRAVERSO IL
PROCESSO ZENC (ZERO EMISSION – NO COMBUSTION)
Introduzione Con il Processo Zenc i rifiuti da problema diventano una risorsa per le comunità
locali. Ciò è dovuto al fatto che ZENC impiega le più moderne tecnologie per lo
smaltimento dei rifiuti con un impatto ambientale irrilevante, associato al più elevato
recupero della materia prima sotto forma di riciclaggio. Il processo in nessuna sua
fase brucia i rifiuti e pertanto non presenta nessuno degli inconvenienti
ascrivibili ai termovalorizzatori/inceneritori.
Il processo ZENC associa a queste esclusive caratteristiche un ridotto tempo di
realizzazione, con la possibilità di raggiungere capacità di smaltimento
progressivamente più elevate attraverso l’integrazione di linee di trattamento
modulari.
Il processo non necessita di raccolta differenziata e di preselezione: esso smista,
lava e separa i rifiuti solidi urbani non differenziati, restituendo plastica, metalli
ferrosi e non ferrosi, compost per l’agricoltura, acqua pulita ed igienizzata e un gas
sintetico biologico, composto essenzialmente da metano, utilizzabile per la
produzione di energia elettrica.
L’impianto ZENC permette di trattare rifiuti solidi urbani, scarti di macellazione e
alimentari, residui agro forestali e fanghi di impianti di trattamento acque,
consentendo di recuperare il 90% del materiale trattato, senza rilasciare in atmosfera
gas serra e senza produrre cattivi odori.
2
Il processo ZENC non è un prototipo in fase sperimentale, ma è una realtà
industriale affermata e consolidata, di cui esistono impianti perfettamente
funzionanti da diversi anni (visibili e visitabili) e/o in progettazione o in
costruzione in Israele, negli USA, in Scozia, in Australia, ecc.. Il processo tratta i rifiuti solidi urbani non differenziati, restituendo Biogas
(contenente fino all’80% di Metano), compost ed acqua pulita ed igienizzata. Tale
sistema di tipo modulare, può smaltire fino a 200 t/giorno, ed evita la necessità di
raccolta differenziata dei rifiuti (con gli immaginabili vantaggi), permettendo il
recupero dagli stessi di materiale riciclabile quale vetro, metalli ferrosi e non, e
plastica.
Materiale organico
Materiale inorganico
Compost
- Metalli ferrosi - Metalli non ferrosi - Vetro
Biogas
Acqua
Plastica
Processo ZENC
Output differenziato
Trasporto RSU non differenziati
I rifiuti solidi urbani tal quali, provenienti dalla raccolta non differenziata ,vengono
immessi nell’impianto ZENC all’interno di una vasca di accoglienza con particolari
dispositivi di separazione. In essa avviene una prima differenziazione di tipo idro-
meccanica basata su un principio gravimetrico secondo cui, essendo i materiali
inorganici, come metalli, vetro e materiale inerte, più pesanti dell’acqua, precipitano
sul fondo. Quindi attraverso diversi processi brevettati, basati principalmente su vagli
e su separazione elettromagnetica, avviene la differenziazione rispetto ai materiali
3
organici e a quelli di plastica. Il materiale rimasto sul fondo dopo tali operazioni
viene nuovamente rimescolato con i materiali organici e viene nuovamente vagliato e
separato fornendo come scarto circa il 5% (sul peso iniziale) di rifiuti inerti.
Il materiale organico misto alla plastica precedentemente separato viene spedito
attraverso una condotta in una spezzettatrice dove inizialmente viene lasciato in
ammollo per fargli assorbire più acqua possibile. Dal momento che la plastica non
assorbe, questa tenderà a portarsi in alto, mentre il materiale organico precipiterà per
gravità. E’ così possibile effettuare l’ultima separazione e recuperare la plastica da
utilizzare per il riciclo.
A questo punto del processo rimane una poltiglia contenente sostanze biodegradabili
ancora da trattare e che verranno spedite ai processi di trattamento dell’organico nei
quali subiranno trattamenti biochimici che restituiranno come risultato fertilizzante
(Compost), acqua igienizzata e biogas.
Nel complesso il processo consente di recuperare fino al 90% del materiale immesso
nell’impianto senza inquinare e senza produrre cattivi odori.
Un impianto da 70.000 t/anno, dimensionato per smaltire i rifiuti di circa 100.000
persone, è in grado di produrre 7.000.000 Nm3/anno di metano (ovvero 100
Nm3/trifiuti). L’elevato rendimento di trasformazione del rifiuto in metano fa sì che il
compost che si ottiene altamente stabilizzato. La quantità di gas che è possibile
ottenere è sufficiente ad alimentare una centrale con MCI di circa a 2,5 MW, che,
operando per 7.500 ore/anno è in grado di coprire i consumi di almeno 13.000
persone, ovvero del 13% di coloro che hanno prodotto i rifiuti di partenza. Tale
produzione di energia elettrica è da considerarsi a bilancio di CO2 nullo in quanto il
biogas viene ottenuto dalla digestione anaerobica di materiale organico, che pertanto,
all’inizio del proprio ciclo vitale, aveva assorbito la CO2 che viene restituita poi in
atmosfera durante il processo di produzione dei Energia elettrica (trattasi pertanto di
produzione di energia da fonte rinnovabile reale e non assimilata); di conseguenza
l’adozione di un impianto ZENC consente di evitare l’immissione in atmosfera di
4
30.000 tCO2 se in assetto cogenerativo o 20.000 tCO2 producendo solo energia
elettrica, che altrimenti si immetterebbero utilizzando fonti fossili.
A tale ragguardevole quantità di CO2 evitata, vanno anche computate in aggiunta le
mancate esalazioni di CH4 (metano) che si avrebbero se i rifiuti venissero conferiti in
discarica, a seguito dei normali processi di decomposizione della materia organica
operati dai batteri. Una tonnellata di rifiuti può arrivare a produrre, durante tutto il
processo di decomposizione, fino a 9 Nm3 di biogas; pertanto se le 70.000 t di rifiuti
trattate dall’impianto ZENC venissero conferite interamente in discarica, si avrebbero
circa 475 t di biogas con contenuto di metano di circa l’80%. Considerando che, in
termini di effetto serra, ad una tonnellata di metano ne corrispondono 21 di anidride
carbonica, si avrebbero ulteriori 8.000 tCO2eq; pertanto lo smaltimento dei rifiuti con
un impianto ZENC consente di evitare complessivamente fino a 38.000 t di CO2eq.
Immagini del processo in vasca di selezione
5
RISULTATI DEL PROCESSO DI SELEZIONE AL TERMINE DELLA PRIMA FASE.
PLASTICHE E PET
6
RISULTATI DEL PROCESSO DI SELEZIONE AL TERMINE DELLA PRIMA FASE
MATERIALI FERROSI E NON FERROSI
7
Nella seconda sezione dell’impianto il liquido viene mandato in una serie di reattori
nei quali avviene la trasformazione in biogas ad alto rendimento per opera batteri
specializzati. In particolare il processo è diviso in due fasi:
• nella prima, in atmosfera controllata, intervengono batteri che trasformano gli
zuccheri in alcol e demoliscono le molecole più complesse. Queste
successivamente vengono idrolizzate biologicamente nei loro componenti più
semplici;
• nella seconda la digestione anaerobica avviene a temperatura controllata. al
termine del processo si ottengono compost altamente stabilizzato e biogas ad
elevato contenuto di metano.
Sezione del reattore UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Durante la digestione anaerobica il materiale organico viene
trasformato in CH4 e in CO2, mentre l’acqua, non partecipando alla
8
reazione, rimane in forma liquida come scarto. Tale acqua viene poi
espulsa dal bioreattore con l’arrivo di nuovo materiale organico da
trattare e pertanto recuperata ai fini del processo, come acqua di
recupero per la vasca di selezione di inizio processo.
VISTA ANTERIORE DELL’IMPIANTO
In figura sono visibili la vasca di decantazione (a), nella quale avviene l’eliminazione di
sabbia e terra dai rifiuti, il ciclone di separazione delle pellicole di plastica (b), il vaglio (c)
e la postazione di controllo (d).
9
VISTA POSTERIORE DELL’IMPIANTO
Il flusso di materiale organico entra inizialmente nel bioreattore acidogenico (a) per
diverse ore di trattamento preliminare. Qui alcune sostanze come gli zuccheri vengono
prontamente metabolizzate e trasformate in alcol dai batteri, mentre le molecole più
complesse vengono idrolizzate biologicamente nei loro componenti più semplici (cellulosa
in zuccheri, grassi in acido acetico). Il flusso ricco di tali metaboliti entra nel UASB (b) un
bioreattore a fanghi coperti specificamente progettato. La miscela di granuli di materiale
biologico ed acqua vengono trasferiti in un serbatoio di decantazione (c), il tutto viene poi
pompato verso l’elemento di separazione/preparazione da dove, a seconda delle necessità,
viene mandato come acqua di recupero nella vasca di separazione o al serbatoio di pulizia
(d). L’acqua può essere o accumulata (e) o utilizzata direttamente per l’irrigazione; la
parte solida viene essiccata per essere utilizzata come fertilizzante. La temperatura ideale
di funzionamento dei bioreattori è di circa 35°C, temperatura alla quale si arriva bruciando
in caldaia parte del biogas ottenuto dal processo; la maggior parte del biogas può essere
impiegata per alimentare centrali per la produzione di energia elettrica.
Nella gassificazione del materiale organico viene liberata l’acqua in esso contenuta, che
viene rilasciata in forma liquida. I granuli vengono mantenuti in sospensione e tenuti sotto
coperta dal ribollire del gas.
10
Riepilogo sintetico delle caratteristiche del processo ZENC
• Permette di recuperare fino al 90% dei rifiuti; • Non richiede la differenziazione dei rifiuti a monte; • Impianto modulare facilmente ampliabile; • Produce biogas (~70-80% CH4) utilizzabile per la produzione di energia
elettrica e per i mezzi di trasporto municipali; • Recupera e pulisce plastica, metalli e vetro; • Costi più bassi delle altre tecnologie; • Assenza di odori nauseanti o inquinamento di aria, acqua e terreno; • Nessuna necessità di utilizzare processi di combustione; • Produce compost (fertilizzante) di alta qualità e stabilizzato; • Capacità dell’impianto: 200 t/g incrementabili di 100 t/g con ogni modulo
aggiuntivo; • Superficie occupata: 8.000 m2 per un impianto da 70.000 tonnellate all’anno; • Produzione di Biogas: circa 30.000 m3/giorno.
CONFRONTO CON ALTRI SISTEMI DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI
Ricavi da riciclo Inquinamento Costo
ZENCInterramentoInceneritorePirolisiCompostaggioDigestione anaerobica
Raffrontato con gli altri sistemi industrialmente diffusi il processo ZENC risulta
avere in assoluto i migliori parametri di ricavi e di costo a fronte di
inquinamento pressoché irrilevante e comunque enormemente inferiore a quello
provocato da lle altre tecnologie concorrenti.
11
Il Prof. Mel Finstein dell’Università del Massachusetts, incaricato dalla
municipalità di New York di confrontare in uno studio le odierne
tecnologie di gestione dei rifiuti, ha definito come auspicabile l’adozione
del processo ZENC nella città di New York nell’ottica di riuscire a
massimizzare il recupero dei rifiuti, migliorandone l’attuale gestione, e
minimizzarne l’impatto ambientale.
La tecnologia ZENC è stata dichiarata una delle due migliori tecnologie
disponibili nel campo dei rifiuti dalla Waste Management Inc. USA, e
dalla Santa Barbara County Waste Association.
12