I metodi della termodinamica per l’analisi del ciclo di smaltimento e recupero dei rifiuti solidi urbani

I Introduzione Il problema dello smaltimento dei rifiuti Ł una questione tipica delle societ industriali sviluppate. Lo stretto legame tra produzione di rifiuti e prodotto interno lordo Ł riscontrabile in tutti i Paesi industrializzati. Negli Stati Uniti si producono oltre 650 kg per abitante all anno mentre l Italia si colloca nella media europea: a met degli anni 90 la produzione annua di rifiuti solidi urbani (RSU) era di circa 450 kg per abitante all anno. Si noti come che questo problema sia molto rilevante. Le soluzioni che potrebbero essere adottate sono numerose: si potrebbero semplicemente confinare i rifiuti in discarica, oppure attuare la raccolta differenziata di alcune frazioni; si potrebbe bruciare i rifiuti in semplici inceneritori o in piø complessi termovalorizzatori o addirittura gassificarli Ogni soluzione ha i suoi vantaggi e svantaggi, a seconda del criterio con cui si effettua la scelta. Questa tesi si propone di suggerire una soluzione piuttosto di un altra sulla base di criteri energetici. Nell ottica di ottenere un vantaggio cerchiamo la soluzione che assicuri bassi consumi del sistema di smaltimento e, se possibile, produzione di energia. Lo smaltimento in discarica Ł la soluzione peggiore in quanto necessita di grandi superfici di territorio su cui ammassare i rifiuti, che vengono cos ad occupare spazi enormi; questo Ł un semplice espediente per portare i rifiuti lontano, che per si conservano intatti in un altro luogo. La fe rmentazione di questi rifiuti fa s che si produca un gas di origine biologica (biogas) che, se raccolto con particolari accorgimenti, potrebbe essere utilizzato come combustibile. Esso ha per basse re se (basso potere calorifico) e comunque non tutto si riesce a raccogliere, una parte consistente del totale si perde in atmosfera, contribuendo al problema dell effetto serra. La raccolta differenziata Ł un opzione che prevede il recupero di alcuni materiali che compongono i rifiuti per generare altri prodotti nuovi, senza dover produrre le materie prime corrispondenti. Questo Ł energeticamente vantaggioso solo fino a quando l energia necessaria al processo di riciclo non sia maggiore di quella per la produzione della materia prima da zero . Per quanto riguarda la gassificazione, questo processo prevede di portare i rifiuti ad alte temperature in modo da favorire la decomposizione di una parte di questi in un gas, simile al biogas da discarica, che verr utilizzato come combustibile in appositi impianti. Questa soluzione Ł specificatamente mirata all ottenimento di energia dalla combustione del gas prodotto e quindi da ritenere positiva; non si tiene per in conto del fatto che il process o di gassificazione (pirolisi) prevede alte temperature, richiedendo esso stesso un consumo notevole di energia; la resa complessiva del processo viene quindi a scadere notevolmente. Il semplice incenerimento dei rifiuti Ł una soluzione che Ł stata molto attuata nel passato: esso prevede di ridurre il volume di rifiuti di molto, riducendo di conseguenza lo spazio necessario per le ceneri. Questo processo Ł vantaggioso per ragioni pratiche, ma non energetiche, tenuto conto dello svantaggio della produzione di inquinanti nel processo di combustione. Un evoluzione del semplice inceneritore Ł il termoutilizzatore, che possiede il vantaggio di utilizzare l energia termica sviluppatasi nella combustione in un impianto per produrre energia. Questo significa che se considerassimo i rifiuti come fonte di energia, potremmo disporne di una grandissima quantit per u n tempo indefinito, se gli attuali ritmi di produzione rimanessero invariati. Possiamo quindi trattare i rifiuti solidi urbani e industriali come una fonte di energia rinnovabile. Essi contengono frazioni significative di atomi di carbonio che attraverso processo di combustione possono liberare energia generando prodotti di combustione a temperature elevate. L’energia termica dei fumi caldi pu essere utilizzata come calore utile di