Determinazione e ottimizzazione dei percorsi di raccolta per i mezzi di un'azienda di igiene urbana: il caso dell'Amiu di Pordenone

2
operativa trovando i settori teorici di collocazione, spiegando brevemente le scel-te fatte nell'implementazione degli algoritmi e le librerie utilizzate per creare ilprogramma di simulazione.Nel quarto capitolo viene proposta una possibile soluzione della problematicaincontrata mettendo a confronto i due algoritmi fonte di studio in questo lavoroe trovando il risultato migliore. Oltre a cio, viene suggerita una soluzione per ilcambiamento della raccolta dei RSU di Pordenone con il monoperatore.Nella quinta parte si conclude la ricerca commentando i risultati ottenuti con lemetodologie utilizzate e paragonandoli a quelli gia esistenti.
Capitolo 1Il problema dei riuti
In questo capitolo si vuole descrivere brevemente il problema globale riguardante laraccolta e lo smaltimento della spazzatura in Europa e piu particolarmente in Italia.1.1 IntroduzioneLo smaltimento dei riuti sta assumendo nell'ultimo decennio un'importanza note-vole e questa problematica deve impegnare tutta la comunita di uno Stato a partiredai legislatori per nire con i semplici cittadini. Negli ultimi anni la legislazionesulla tutela ambientale e sulla raccolta dei riuti urbani sta diventando sempre piurestrittiva seguendo le normative europee e rispettando il Decreto Legislativo delfebbraio 1997 n. 22 noto anche come \Decreto Ronchi".Questo decreto ha introdotto delle modiche che riguardano sia la classicazioneche la gestione dei riuti. Caratteristica principale di questa legge fu che nellastesura non si utilizzopiu il termine smaltimento, bens si parloperla prima voltadi gestione e trattamento dei riuti. La nalita primaria di questa disposizione equella di ridurre i volumi dei prodotti destinati all'immagazzinamento in discaricae di aumentare i riuti destinati al riciclaggio. Alcuni articoli del Decreto Ronchisono stati trascritti nell'appendice A.Il quantitativo di riuti prodotto in un anno sta seguendo una funzione monotonacrescente con una pendenza circa costante pari al 4%. Da una attenta analisi dellacomposizione dei riuti stoccati in discarica gli scarti organici raggiungono circa il35%, la plastica rappresenta piu del 12%, la carta e il cartone circa il 20%, il vetrocirca il 7% mentre quello che nella tabella 1.1 viene nominato \altro", fra questi3
1.2. Tipologia dei riuti 4
elementi e presente anche la gomma, rappresenta circa il 17% del peso totale. Percomprendere meglio questi dati viene riportata la tabella 1.1 che stima il quantitativodi riuti prodotti dalla popolazione che vive in Italia.Tipo di Famiglie Terziario Mercati e Commercio Industria Totale %riuto ristorazioneOrganico 4.185 0 4.775 0 0 8.960 34,4Carta 2.307 1.000 0 713 1.145 5.165 19,9Vetro 1.234 0 400 69 138 1.841 7,1Plastica 2.447 0 208 120 408 3.183 12,2Legno 93 0 0 340 1.609 2.042 7,8Metalli 304 0 0 24 84 411 1,6Altro 2.069 273 750 313 1.020 4.425 17,0Totale 12.638 1.273 6.133 1.579 4.404 26.027 100Tabella 1.1: Stima della produzione dei riuti per tipo e per canale di consumo (per1.000 tonnellate). Fonte: Federambiente C.Francia (1999).Secondo questi dati con un'oculata dierenziazione a monte del cassonetto sipotrebbe ridurre notevolmente iquantitativi di scarti destinati alla discarica.1.2 Tipologia dei riutiI riuti possono venire classicati in due tipi principali a seconda di dove vengonoprodotti: RSU e l'acronimo di riuti solidi urbani; RS e l'acronimo di riuti speciali.Si considerano RSU tutti i riuti prodotti nelle abitazioni dei residenti in undeterminato comune che vengono conferiti nei cassonetti della nettezza urbana evengono portati direttamente nel luogo dell'immagazzinamento senza ulteriori con-trolli.Per RS si considerano, invece, tutti i riuti prodotti da attivita commerciali divario genere, industrie, uÆci, banche e per la loro raccolta ci sono delle convenzionispeciali. Questi possono classicarsi a loro volta in:
1.3. Smaltimento dei riuti 5
 RSAU riuti speciali assimilabili agli urbani, RSP riuti speciali pericolosi.Per RSAU si possono considerare gli scarti di imballaggio come carta, carto-ne, vetro, plastica e come altri materiali che possono venir riciclati come metalli,lattine, cavi e materiali elettrici di vario genere non pericolosi, accessori per l'in-formatica, riuti organici e altri riuti non pericolosi per l'ambiente. Questi scartidevono conferire ai circuiti di raccolta normali o dierenziati previsti dal comune diappartenenza.I RSP sono dei riuti nocivi per la salute pubblica e per l'ambiente. Per riutipericolosi si possono intendere vernici, inchiostri, detersivi, solventi, prodotti foto-chimici, batterie e pile che devono essere raccolti separatamente dalle altre tipologiedi scarto seguendo le prescrizioni previste per ogni categoria di riuto.1.3 Smaltimento dei riutiI sistemi di gestione dei riuti sono principalmente quattro: sistema di riciclaggio, sistema di recupero, sistema di termotrattamento, sistema di stoccaggio.Di seguito vengono spiegati brevemente i sistemi citati precedentemente.Il sistema di riciclaggio e stato portato alla conoscenza del cittadino soprattut-to nell'ultimo periodo tramite le campagne pubblicitarie del governo e grazie alladislocazione sempre piu frequente delle campane e dei cassonetti di raccolta del ma-teriale dierenziato presenti in tutti i territori comunali o tramite la raccolta monoo multimateriale porta a porta con cadenza prestabilita attuata in alcuni comuni.Il bene raccolto subisce un trattamento industriale per poter essere riutilizzato; conil Decreto Ronchi si impone che nel 2004 almeno il 35% dei RSU prodotti da uncomune sia riciclato.
1.3. Smaltimento dei riuti 6
Il recupero consiste nel poter produrre nuove sostanze da un tipo di scarto chi-micamente diverso da quello di partenza, ad esempio la metanizzazione e il compo-staggio della frazione umida dei riuti composta sia dal verde pubblico e privato siadai riuti organici prodotti dalle utenze domestiche. Altro esempio di recupero equello del riutilizzo del bene o parti del bene in un'altra sede.Il sistema di termotrattamento o di termoutilizzazione e un sistema di recenteistituzione a causa delle sostanze inquinanti rilasciate nell'ambiente. Questo siste-ma permette di bruciare i riuti per termocombustione sfruttando il loro poterecalorico producendo energia sottoforma di vapore e di energia elettrica. L'energiaelettrica prodotta da un chilogrammo di riuto varia dai 0,3 ai 4 KWh, mentre ilvapore prodotto sempre da un chilogrammo di immondizia e compreso in una for-chetta tra 1,2 e 2,3 Kg. Una caratteristica che in Italia ha prodotto una limitazionedell'evoluzione di questa tecnica di smaltimento e l'elevato costo di costruzione e digestione degli impianti tanto da consigliare l'attuazione del progetto solo in presenzadi un elevato quantitativo di riuto da trattare. La spesa aumenta perche i fumiemessi dal camino, gli scarichi liquidi e gli scarti solidi prodotti dalla combustionedevono essere monitorati in continuo. Negli ultimi anni la situazione e leggermentemigliorata come si nota dalla tabella 1.2.Regione Anno 1996 Anno 1997 variazione %Totale Nord 1.264.810 1.326.561 +4,9Totale Centro 160.552 246.853 +53,8Totale Sud e Isole 146.260 173.300 +18,5Totale 1.571.622 1.746.714 +11,1Tabella 1.2: Quantitativo nale portato agli inceneritori dei riuti urbani in Italianel 1996/97 (in tonnellate). Fonte: Elaborazioni Proaqua-Irs su dati ANPA (1998 e1999).
In Europa la termodistruzione con recupero energetico copre circa il 30% delquantitativo complessivo dei RSU, l'Italia si colloca molto al di sotto di questovalore. Come si puo vedere nella tabella 1.3 il valore in percentuale dei riutiportati agli inceneritori e pari a circa il 6,8% del totale.L'insieme di questi tre sistemi non estingue il problema dello stoccaggio del riutoin discarica, ma permette di ridurre al minimo i quantitativi non riutilizzabili.
1.4. I gestori dei riuti 7Deposito Anno 1997 Percentuale sul totale %Discarica 21.275.185 83,2Inceneritore 1.746.714 6,8Compostaggio 899.093 3,6Compost e CDR 1.642.853 6,4Totale 25.563.845 100%Tabella 1.3: Quantitativo nale e in percentuale sul totale dei riuti urbani raccoltiin Italia nel 1997 (in tonnellate). Fonte: Elaborazioni Proaqua-Irs su dati ANPA(1998 e 1999).La discarica rappresenta il sistema di trattamento nale piuantico e piu sempliceesistente. Dal 1984 fu cambiata la normativa tecnica riguardante la costruzione dellediscariche diventando un'operazione complessa e costosa, ma questo non e servitoa cercare delle tecniche migliori per gestire i riuti. La problematica principaleconsta nel fatto che le discariche rovinano il territorio e non si puo prevedere perquanti decenni dopo la chiusura della stessa sia necessario intervenire per il controllo\post-mortem" e per il recupero ambientale. L'Italia immagazzina, come visto dallatabella 1.3, no al 83,2% dei riuti in discarica e questo va contro alle modernenormative europee e al Decreto Ronchi.1.4 I gestori dei riutiIl servizio di raccolta, di stoccaggio e eventualmente di trattamento dei riuti eappaltato ad aziende o enti di igiene pubblica che sono interessate ad una riorganiz-zazione del settore prevedendo una minimizzazione dei costi e una massimizzazionedei protti derivanti da questa attivita.Queste aziende, operanti nel settore della nettezza urbana, si sono unite inun'associazione denominata Federambiente che raggruppa oltre duecento impreseche raccolgono e gestiscono i riuti.La struttura societaria puo essere di tipo privato o di tipo pubblico con capitaleregionale, comunale o nazionale. Una ricapitolazione della percentuale delle aziendela possiamo vedere nella gura 1.1.Queste aziende hanno deciso di proporre un sistema integrato dove gli aspetti
1.4. I gestori dei riuti 8
Figura 1.1: Composizione delle aziende di nettezza urbana. Fonte: Federambiente(1999).relativi alla qualita del servizio erogato e alla gestione ambientale portano ad unrisultato operativo rispettoso delle esigenze dell'utente e dell'ambiente. Il modellogestionale usato segue lo stile di un'impresa moderna con l'obbligo di produrre utili,non dimenticando di essere delle aziende che devono considerare le problematicheambientali e assecondare le linee legislative del settore fornite dalla dirigenza statale.Le forme gestionali e le proprieta degli impianti di discarica, di incenerimento edi compostaggio si possono riassumere nella tabella 1.4.In questa tabella viene visualizzata la percentuale dei proprietari delle aziende dinettezza urbana. Ad esempio si puo notare che circa il 46% delle societa di raccoltariuti e a capitale privato, questo signica che l'azienda e un'impresa privata e devevenir gestita come tale.I costi che possiamo rilevare per la gestione dei riuti e degli impegni collateraliall'igiene pubblica li possiamo stimare nell'ordine del 40% per la raccolta dei RSU,circa il 13% per lo spazzamento delle strade, quasi il 24% per la gestione delladiscarica. Sono presenti anche altri costi che possiamo vedere nella tabella 1.5.
1.4. I gestori dei riuti 9
Area gestionale Comune Impresa privata Azienda pubblicagestione raccolta 24,2 45,9 29,9proprieta discariche 29,5 23,3 47,2gestione discariche 21,7 31,6 46,7proprieta inceneritori 15,3 7,1 77,6gestione inceneritori 7,6 9,8 82,6proprieta impianti di compostaggio 10,1 69,7 20,2gestione impianti di compostaggio 6,1 65,6 28,3Tabella 1.4: Forme gestionali degli impianti presenti, valore in percentuale. Fonte:Federambiente C.Francia (1999).
Servizi Costi/anno Percentuale %raccolta 3.400 40,5raccolta dierenziata 500 6,0spazzamento 1.100 13,1trasporto 200 2,4altri servizi 400 4,8tassa discarica 500 6,0discarica 2.000 23,8trattamento ed incenerimento 300 3,6totale 8.400 100,0Tabella 1.5: Stima dei costi gestionali dei riuti per servizio annuale. Fonte:Federambiente C.Francia (1999).
1.5. Integrazione con la Ricerca Operativa 101.5 Integrazione con la Ricerca OperativaI sistemi integrati utilizzano i metodi elaborati dalla Ricerca Operativa sia per lalocalizzazione di aree utili per costruire discariche o inceneritori, sia per la gestionedel sistema di smaltimento dei riuti come si puo notare dagli articoli [2], [6] e [9].I modelli decisionali usati devono considerare i diversi aspetti che si possono in-contrare come, ad esempio, la suddivisione in zone operative, costruzione dei percorsiper i mezzi di raccolta, il tipo di trasporto e la dimensione della 
otta, la crescita elo sviluppo territoriale, le esigenze sanitarie e lo smussamento dei picchi di raccolta.La struttura decisionale puo essere multiobiettivo poiche bisogna considerare lepossibili scelte economiche, tecniche e territoriali. I possibili vincoli da introdurrenel modello si possono identicare nella capacita degli automezzi, nel numero dioperatori ecologici per automezzo, nella variazione delle capacita dei cassonetti,nell'innovazione degli automezzi e in molte altre variazioni logistiche. Organizzarein modo eÆciente l'azienda signica conoscere i problemi principali e per ognuno diessi trovare un'ottimizzazione o per essere piu precisi bisogna trovare una soluzioneammissibile che non si discosti molto, in termini percentuali, dalla soluzione ottima.Si parla di soluzioni sub-ottimali e non ottime perche i problemi sono di tipo NP-Hard e gli algoritmi di risoluzione sono euristici.In questo lavoro ci si occupera, rivisitando anche la tesi della dottoressa Angiolillo[1], della gestione e organizzazione dell'AMIU, societa incaricata dell'igiene urbananel comune di Pordenone, fornendo un piano di supporto alle decisioni per la raccoltaRSU.Nella raccolta dei RSU il problema si puo dividere in due sottoproblemi conosciutiin ricerca operativa classica come problema di districting o di divisione in zone odistretti e problema di routing o di percorso minimo rispettando tutti i vincoliprevisti.
Capitolo 2Presentazione del problema
IntroduzioneQuesto elaborato trae origine da una richiesta precisa dell'Azienda Municipalizzatadi Igiene Urbana di Pordenone, conosciuta con l'acronimo AMIU, di modernizzareil software gestionale attualmente in uso e di creare un piano di supporto alle deci-sioni, in particolare usando gli algoritmi risolutivi proposti dalla ricerca operativa,per studiare e scegliere la soluzione piu favorevole che possa risolvere il problemaincontrato.Nel prosieguo della tesi si utilizzera il caso reale dell'azienda pordenonese perintrodurre le molteplici problematiche che una societa multiservizi di nettezza ur-bana incontra e per rilevare i dati che serviranno nell'elaborazione per raggiungerel'obiettivo nale.In questo primo capitolo vengono descritte le attivitasvolte e la struttura socie-taria di un'azienda municipalizzata di igiene urbana prendendo ad esempio il casoreale dell'AMIU di Pordenone. Si valuta le dierenze fra le esigenze, le possibilitadisviluppo e di innovazione incontrate nella discussione con i responsabili dell'azienda.Nel capitolo si notera la notevole importanza della struttura territoriale in que-stione e verranno presentati alcuni dei possibili vincoli che un'azienda puo incontrarenel soddisfare l'utenza con il servizio proposto.
11