Studio del recupero energetico del termovalorizzatore di Livorno in funzione della variabilità delle caratteristiche del combustibile da rifiuto introdotto

INTRODUZIONE 
La crescente domanda di energia, in concomitanza al progressivo depauperamento delle risorse 
tradizionali (combustibili fossili e petrolio), rivela la necessità di razionalizzare l’impiego di 
energia, valorizzando l’adozione di risorse alternative a quelle convenzionali. 
Il protocollo di Kyoto (1997) promuove la valorizzazione di nuove forme di energia rinnovabili 
e l’introduzione di tecnologie eco-compatibili nelle fasi di produzione, trasporto, distribuzione e 
consumo di energia. 
In tale ambito l’Italia si è impegnata a ridurre del 7% le emissioni di gas inquinanti entro il 
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2010 (corrispondenti a un abbattimento di circa 100*10t/anno equivalenti di CO), in base a un 
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piano messo a punto dal Ministero dell’Ambiente. 
Contemporaneamente i rifiuti di origine civile ed industriale, la cui produzione risulta essere 
progressivamente crescente (vedi dati di cui alla Figura 1), rappresentano una problematica ancora 
aperta ed in evoluzione, dove confluiscono aspetti legislativi, tecnici, economici e sociali di 
notevole rilevanza. 
In generale i rifiuti possono rappresentare una notevole risorsa in termini di potenziale 
energetico il cui sfruttamento, attraverso cicli di combustione diretta, trasformazione chimica e 
stabilizzazione, è in espansione, sia per evitare il ricorso allo smaltimento tradizionale, sia perchØ 
può offrire margini di convenienza economica. 
L’adozione di “modelli di sviluppo sostenibili” nella gestione del Rsu si concretizza con 
strategie di intervento, che prevedono, oltre alla riduzione alla fonte dei rifiuti e il 
riutilizzo/riciclaggio dei materiali, anche il recupero di energia dai fumi di combustione del 
trattamento termico, con potenzialità di utilizzo della suddetta energia nei sistemi cogenerativi [9]. 
Una diretta conseguenza delle considerazioni esposte è lo sviluppo del concetto di sistema di 
gestione integrato di Rsu, ossia un insieme di tecnologie, ciascuna idonea al trattamento di 
particolari frazioni merceologiche. 
Il sistema si basa pertanto sulla differenziazione del rifiuto per distinguerne le caratteristiche 
chimico - fisiche e sfruttarne le potenzialità; in esso l’attività di RD fornisce l’opportunità di 
selezionare i flussi di Rsu in funzione delle loro caratteristiche merceologiche, avviando: 
• Le frazioni recuperabili alle unità di recupero/riciclaggio; 
• Le frazioni con maggiore Pci all’impianto di incenerimento, in cui il processo di recupero 
energetico dai fumi di combustione valorizza i Rsu in termini di risorsa alternativa. 
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Soltanto i residui inerti sono da avviare allo smaltimento definitivo in discarica controllata o ad 
un utilizzo di tipo diverso (per esempio pavimentazione stradale). 
In tale scenario si concretizzano soluzioni proiettate verso la riduzione dei rilasci ambientali e la 
valorizzazione del rifiuto come risorsa alternativa, determinando: 
• La diminuzione dell’ingombro volumetrico dei residui in discarica a circa 1/10 di quello 
iniziale; 
• Il recupero energetico mirato alla produzione di energia elettrica e/o termica; 
• Il recupero delle ceneri di combustione (quelle pesanti) come materia prima per la 
produzione di cemento. 
La gestione del Rsu risulta essere passata dalla contrapposizione tra diversi sistemi di 
smaltimento – incenerimento o discarica – alla convinzione che per ogni realtà locale è necessario 
individuare un opportuno mix di tecnologie ottimale per la tutela dell’ambiente e la soluzione del 
problema dello smaltimento, individuando un equilibrio tra recupero di materiale e produzione di 
energia. 
Alcune classi di rifiuti possono essere considerate a tutti gli effetti come combustibili 
rinnovabili, perchØ derivanti da prodotti di origine naturale a loro volta rinnovabili, con i vantaggi 
che questi ultimi offrono, tra i quali, il contributo pressochØ nullo all’effetto serra e la compatibilità 
ambientale. 
Il crescente utilizzo di risorse rinnovabili è fortemente incentivato, e talvolta imposto, anche 
dagli organismi comunitari europei; di conseguenza lo scenario è complesso e tale da richiedere 
interventi e frequenti aggiornamenti della letteratura tecnica e normativa. 
L’obiettivo del presente studio è l’analisi e l’ottimizzazione del profilo energetico di un 
inceneritore, finalizzate alla valorizzazione dei rifiuti come risorsa energetica alternativa alle fonti 
tradizionali, nel rispetto della legislazione vigente, sebbene l’ottimizzazione della performance 
ambientale costituisce tuttora il target predominante delle ricerche nel settore della termodistruzione 
dei Rsu. 
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Regione Kg*abitante/anno 
2001 2002 2003 2004 2005 
Nord 524 529 527 530 533 
Centro 557 601 600 617 633 
Sud 464 469 480 491 496 
Italia 516 521 524 533 539 
Figura 1 – produzione annua dei RSU procapite per macroarea geografica in Italia, sulla 
base della relazione APAT – ONR 2006. 
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1. RSU – RIFIUTI SOLIDI URBANI 
1.1 Politiche gestionali dello smaltimento dei Rsu 
Negli ultimi anni si è andata sviluppando l’idea di un sistema di gestione integrata dei rifiuti, in 
particolare di quelli solidi urbani: questo sistema trova il suo fondamento in diversi metodi 
combinati per minimizzare l’uso delle risorse e, quindi, riutilizzare, riciclare e recuperare quanto piø 
possibile ciò che si usa, con lo scopo finale di realizzare un ciclo chiuso. 
All’incrementare del recupero, del riciclaggio, del compostaggio di materiali e del recupero di 
energia attraverso la termovalorizzazione, diminuisce il bisogno di conferimento a discarica: 
quest’ultima dovrebbe essere impiegata solo per materiali non riciclabili e per i residui d’altre forme 
di trattamento. 
Proprio su tale linea politica si colloca il D.Lgs. nr. 22 del 5/2/1998 (Decreto Ronchi) e 
successivi, quale cardine dell’intero sistema normativo nazionale in materia di gestione dei rifiuti; il 
sistema di gestione integrata promosso dal decreto si basa sul ricorso significativo a forme di 
prevenzione, riduzione a monte della produzione di rifiuti, sulla incentivazione della raccolta 
differenziata e sull’uso residuale della discarica, che deve essere preposto a trattamenti che 
prevedano forme di recupero sia dei materiali che di energia (impianti di selezione e compostaggio, 
produzione di CDR, impianti di incenerimento con recupero di energia). 
La strategia emergente delineata dal Decreto Ronchi si basa su 4 linee di intervento parallele 
(principio delle Quattro R): 
• Riduzione alla fonte della quantità e nocività dei rifiuti prodotti; 
• Riutilizzo dei prodotti che non hanno ancora terminato la propria vita utile: recupero dei 
materiali reinseribili nei cicli produttivi e di consumo; 
• Riciclaggio di materia; 
• Recupero di energia (mediante termovalorizzazione). 
L’obiettivo è quindi quello della riduzione dei rifiuti alla fonte, del recupero e valorizzazione 
delle frazioni merceologiche contenute nei Rsu sia sottoforma di materia che di energia, con un 
progressivo uso residuale della discarica fino ad utilizzarla prevalentemente per i rifiuti che non 
possono essere recuperati nØ combusti e per gli scarti provenienti dai processi di trasformazione. 
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L’approccio metodologico è quello di una gestione avanzata sia in funzione di traguardi 
economici che di tutela ambientale. 
A tal fine, la raccolta differenziata gioca un ruolo fondamentale, purchØ ad essa si accompagni 
il reale riutilizzo delle frazioni merceologiche separate, ad esempio tramite accordi con i Consorzi 
nazionali di raccolta, riciclaggio e recupero dei vari materiali, in modo da recuperare sia materia che 
energia (quella necessaria per produrre la materia riutilizzata). 
Purtroppo in alcune realtà i notevoli sforzi (logistici, economici ed anche ovviamente 
energetici), connessi con il sistema di raccolta differenziata sono vanificati dalla impossibilità di 
collocare opportunamente le frazioni merceologiche separate, per cui tutto o parte finisce 
comunque per essere conferito in discarica. 
Ai sensi della normativa vigente (a decorrere dal 1/1/1999) l’incenerimento dei Rsu deve essere 
inscindibilmente legato alla produzione di energia termica ed elettrica, a sostegno di quella linea 
che definisce termovalorizzazione quel processo che nei decenni passati era una semplice 
termodistruzione dei rifiuti. 
La termovalorizzazione rende la gestione dei rifiuti piø efficace (poichØ muovendosi nella 
stessa direzione della raccolta differenziata, sfrutta economicamente la crescente presenza nei Rsu 
di materiali ad elevato potere calorifico), garantendo comunque un ristretto impatto ambientale 
grazie all’impiego delle migliori tecnologie disponibili. 
Gli schemi concettuali del sistema integrato e del processo di termoutilizzazione possono essere 
riuniti in uno schema concettuale globale relativo ai flussi del sistema di gestione dei rifiuti, così 
come mostrato nella seguente Figura 2 
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Figura 2 - Il processo di termoutilizzazione del sistema integrato 
1.2 La produzione dei Rsu 
La produzione di 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. 
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In tale periodo si assiste, infatti, ad una crescita pari al 5,5% circa a fronte di un aumento 
decisamente piø contenuto, 2,1%, riscontrato tra il 2001 ed il 2003. 
La produzione totale, nel 2005, si attesta a 31,7 milioni di tonnellate, quasi 530 mila tonnellate 
in piø rispetto al 2004 ed 1,6 milioni di tonnellate in piø rispetto al 2003 (Figura 3) 
Regione (1.000*t) 
2001 2002 2003 2004 2005 
Piemonte 2.082 2.133 2.132 2.230 2.229 
Valle d'Aosta 69 71 78 73 74 
Lombardia 4.538 4.580 4.631 4.791 4.762 
Trentino Alto Adige 515 479 461 478 478 
Veneto 2.163 2.177 2.136 2.185 2.273 
Friuli Venezia Giulia 590 603 589 590 603 
Liguria 928 954 937 953 998 
Emilia Romagna 2.516 2.635 2.613 2.729 2.789 
Nord 13.402 13.632 13.576 14.028 14.205 
Toscana 2.284 2.354 2.392 2.492 2.523 
Umbria 454 468 472 477 494 
Marche 783 794 793 824 876 
Lazio 2.981 2.978 2.929 3.147 3.275 
Centro 6.501 6.594 6.586 6.941 7.167 
Abruzzo 599 612 632 678 694 
Molise 116 117 120 123 133 
Campania 2.763 2.660 2.682 2.785 2.806 
Puglia 1.753 1.807 1.918 1.990 1.978 
Basilicata 217 229 239 237 268 
Calabria 811 859 889 944 936 
Sicilia 2.423 2.521 2.540 2.544 2.614 
Sardegna 823 833 852 878 875 
Sud 9.506 9.637 9.872 10.181 10.304 
Italia 29.409 29.864 30.034 31.150 31.677 
Figura 3 – Produzione totale di rifiuti urbani per regione , anni 2001 – 2005 
(Rapporto Rifiuti 2006 APAT – ONR) 
La crescita appare particolarmente marcata nelle regioni centrali dove la produzione ha fatto 
registrare un aumento percentuale, tra il 2001 ed il 2005, di poco inferiore al 10,3% contro un 
incremento dell’ordine dell’8,4% per il Sud e del 6% circa per il Nord (Figura 4). 
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16000
14205
14028
13632
13576
13402
14000
12000
10304
10181
9872
9637
9506
10000
7167
6941
65946586
6501
8000
6000
4000
2000
0
20012002200320042005
NORDCENTROSUD
 Figura 4 – Produzione di RU per macroarea geografica, anni 2001 – 2005 
(Rapporto Rifiuti 2006 APAT – ONR) 
1.3 Il potere calorifico dei Rsu e l’influenza della raccolta differenziata 
L’intuizione di bruciare rifiuti solidi urbani per ricavarne energia si fonda su considerazioni 
energetiche evidenti. 
Negli ultimi 20 anni l’aumento della produzione è stato accompagnato da significative 
variazioni della composizione merceologica e delle caratteristiche energetiche dei rifiuti. 
L’aumento della frazione di materiale cellulosico e plastico, accompagnato dalla diminuzione 
della frazione organica putrescibile, ha determinato un consistente aumento del potere calorifico dei 
Rsu, che da 1290 kcal/kg del 1976 è passato ad oltre 2.000 kcal/kg dei primi anni del 2000. 
Il vantaggio energetico è notevole se si pensa che dalla combustione di 1 tonnellata di rifiuti 
possono ricavarsi, con le moderne tecnologie presenti, oltre 450 kWh di energia elettrica. 
Il ricorso alla termovalorizzazione sembra quindi una strada obbligata, da percorrere puntando 
innanzi tutto sul basso impatto ambientale garantito dai nuovi dispositivi e sulle fortissime riduzioni 
del volume di ceneri residue da smaltire, ma anche sui ricavi economici che la produzione di 
energia può garantire. 
La raccolta differenziata perseguita dal Decreto Ronchi serve a separare dal rifiuto le frazioni 
ancora utilizzabili o dannose. 
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La raccolta del materiale da avviare al riciclo (materie prime seconde) ha influenza non 
trascurabile sulla quantità di energia ottenibile a valle; a questo si aggiunge il ruolo dell’umidità che 
presentandosi sotto forma di acqua liquida, comporta una diminuzione della energia utile 
recuperabile. 
A meno di particolari situazioni, la raccolta differenziata tende sempre ad aumentare il potere 
calorifico del rifiuto che rimane a valle, ma a fronte di una minore quantità di materia da inviare alla 
termovalorizzazione, per cui si è parlato spesso di antagonismo tra recupero di materia e recupero di 
energia. 
Riferendoci ad uno studio effettuato da Ravanelli [1] (Figura 5) su composizione merceologiche 
dei Rsu rappresentative della realtà dell’Italia centro-settentrionale, è possibile affermare che 
concentrando la raccolta differenziata su inerti, organico e Rup (Rifiuti urbani pericolosi), con 
esclusione delle plastiche e rimuovendo, quindi, tra il 70 e l’ 85% delle frazioni non energetiche 
(vetro e metalli, organico delle grandi utenze, residui verdi), basterebbe differenziare il 30% della 
carta per raggiungere nel complesso, il 35% di tasso RD fissato dal Decreto Ronchi per lo scorso 
anno e ancora non raggiunto in tutto il territorio nazionale. 
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