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Produzione di energia dai rifiuti, le differenze tra Rsu pretrattati e non

Andrea Salomone

Produzione di energia dai rifiuti, le differenze tra Rsu pretrattati e non

venerdì 18 Aprile 2014 - 04:00
Produzione di energia dai rifiuti, le differenze tra Rsu pretrattati e non

Esiste un'esperienza di centrali termiche avanzate che accettano Rsu grezzi, da cui esce syngas

CATANIA – Oggi continuiamo a parlare del documento disponibile sul sito del Governo inglese inerente le tecnologie di combustione dei rifiuti, intitolato "Incineration of Municipal Solid Waste" e preparato dalla società di consulenza Frith Resourse Management.
Nel rapporto vengono spiegate alcune differenze tra la produzione di energia dalla combustione di rifiuti non pretrattati (Rsu) in centrali energetiche a base di Rsu e di combustibile secondario nelle centrali per il trattamento termico avanzato (Att, Advanced thermal treatment), principalmente gassificazione e pirolisi.
Viene spiegato che, di solito, per i processi di pirolisi, ossia la degradazione termica di una sostanza in assenza di ossigeno, si impiega carburante derivato dai rifiuti (Cdr), ricavato cioè dall’epurazione dei Rsu tramite processi di estrazione di materiali riciclabili ed essiccazione. Esiste una limitata comprovata esperienza di centrali Att che accettano Rsu grezzi.
Il prodotto in uscita dal processo di combustione, generalmente compreso tra i 300 °C e gli 850 °C, è syngas, un miscuglio di gas tra i quali monossido di carbonio, idrogeno, metano e una vasta gamma di altri composti organici. Una parte di questo prodotto in uscita può essere condensata per produrre oli, cere e asfalto. Il syngas tipicamente ha un valore calorifico netto (Ncv, Net calorific value) compreso tra i 10 e i 20 MJ/Nm.
Uno dei problemi chiave con l’uso del syngas presso gli impianti di trattamento termale avanzato è quello dell’incatramatura. La deposizione di asfalto può causare ostruzioni e altri problemi operativi e può essere associata con guasti e inefficienze sia in impianti pilota sia su scala commerciale. Questo problema può essere superato attraverso processi secondari a temperature più alte che sottopongono il catrame a piroscissione e puliscono il syngas prima del suo impiego in sistemi di recupero energetico (processo noto come pulizia del gas o raffinazione). In questo modo si ottiene più efficienza rispetto al recupero energetico avente luogo in altri processi per il trattamento termico dei rifiuti.
La maggior parte degli impianti di gassificazione esistenti in commercio che impiegano Cdr usano una seconda camera per bruciare il syngas e recuperare energia attraverso un circuito a vapore. Ad ogni modo, pur non trattandosi di semplice combustione di Rsu con recupero energetico, la differenza tra i due processi sono poche.
Un altro esempio di impianti Att è la gassificazione. Essa può essere considerata un processo a metà strada tra pirolisi e la semplice combustione per il fatto che implica la parziale ossidazione dei materiali in entrata. Ciò significa che l’ossigeno entra a far parte del processo, ma non è sufficiente per permettere al carburante di essere ossidato completamente e di dar luogo ad una combustione completa. La temperatura impiegata è tipicamente superiore ai 650 °C. Il processo è largamente esotermico (produzione di calore). Per dare inizio e alimentare il processo di gassificazione potrebbe essere richiesto un po’ di calore.
I Rsu (Rifiuti solidi urbani) grezzi normalmente non sono appropriati per la gassificazione e richiederebbero alcuni processi di estrazione meccanica di vetro, metalli e materiali inerti come pietrisco prima che i resti possano essere trattati. Il prodotto in uscita principale è sempre syngas con un valore calorifico netto di 4-10 MJ/Nm, quindi decisamente inferiore rispetto alla media degli impianti di pirolisi.
Ad ogni modo, bisogna pensare che il valore calorifico netto dei syngas in uscita dai processi Att di gassificazione e pirolisi è molto inferiore rispetto a quello del gas naturale, pari a ca. 38 MJ/Nm.
L’altro prodotto principale della gassificazione è cenere non combustibile che contiene livelli di carbonio relativamente bassi. Alcune tecnologie di gassificazione con processi termali ad alta temperatura vengono applicate anche per fondere le ceneri residue del processo di combustione in inerti vetrosi.
Al momento si sta cercando di raggiungere un’alta efficienza energetica usando motori a gas e idrogeno uniti a gassificatori.

Vari tipi di progettazione per impianti di combustione

LONDRA – La progettazione di un impianto di combustione dei rifiuti e la sua configurazione saranno sempre diverse a seconda di chi fornisce tali tecnologie.
Le centrali Rsu possono impiegare anche i resti rimanenti dopo riciclo, riuso e compostaggio, o rifiuti pretrattati (Cdr), ossia epurati attraverso l’estrazione delle frazioni riciclabili in altri stabilimenti (principalmente inerti, vetro e metalli). La configurazione dell’impianto cambia a seconda del materiale che alimenterà la camera di combustione. In Inghilterra si trovano perlopiù impianti per la produzione di energia da Rsu non pretrattati. In Germania e in Nord-Italia, invece, gli impianti per la produzione di Cdr hanno avuto una certa fortuna.

I rifiuti che giungono all’impianto vengono mischiati di continuo da un operatore che manovra una tenaglia meccanica. Ciò viene fatto sia per assicurare che l’input energetico e il valore calorifico del combustibile siano costanti sia per evitare surriscaldamenti dei rifiuti potenzialmente pericolosi che potrebbero dar luogo a fenomeni di combustione latente.
Per questa ragione, si solito l’operatore ha un monitor a infrarossi che mostra le chiazze di calore presenti nel bunker dove vengono depositati temporaneamente i rifiuti prima di essere combusti.
Il Cdr solitamente viene prodotto in impianti TMB, ossia per il trattamento meccanico biologico (o MBT, mechanical biological treatment) e a calore meccanico (MHT, mechanical heat treatment), meglio noti come bioessiccatori.

Qualità Cdr? Dipende dalla natura dei rifiuti

LONDRA – Il CEN ha pubblicato 33 documenti e un piano economico sul Cdr (CEN/TC343) dove si parla dei requisiti minimi del carburante derivato dai rifiuti e i diversi tipi di Cdr vengono classificati per caratteristiche, tra le quali soprattutto il valore termale, il contenuto in cloro e di mercurio. Per questa ragione, quando si parla di Cdr non bisogna pensare ad una soluzione necessariamente migliore rispetto al combustibile Rsu non pretrattato, perché non esiste alcuna definizione specifica di questo "carburante secondario depurato": tutto dipende dalla natura dei rifiuti misti da cui è stato ricavato e tramite quale processo.
Di recente nel Regno Unito si è iniziata a fare una distinzione tra i processi per la produzione di combustibile secondario dai rifiuti e l’ottenimento di un mercato dove vendere il combustibile generato. Il WRAP, Waste & Resources Action Programme (programma di azione per rifiuti e risorse) – un’azienda no profit che prende fondi dai Governi inglese, scozzese, nordirlandese e gallese – ha lanciato un paio di anni fa un documento dettagliato per la classificazione dei vari tipi di Cdr.

I semplici Rsu non pretrattati normalmente hanno un contenuto energetico di 8-11MJ/Kg, mentre il Cdr di 12-17 MJ/Kg. Ciò avviene perché, quando i rifiuti vengono pretrattati, vengono anche asciugati e da essi viene rimosso materiale riciclabile e inerte come vetro, metalli e pietrisco che, in quanto non combustibile, non contribuisce al contenuto energetico dei rifiuti e ostacola i processi di combustione.
I rifiuti rimanenti solitamente contenuti nel Cdr sono quelli con potere calorifico significativo, come plastiche, materiali biodegradabili, tessuti, etc. Il Cdr ricavato dai residui della raccolta differenziata (Rd) e da rifiuti puramente commerciali normalmente ha un potere calorifico di 18-23 MJ/Kg, quindi superiore al Cdr ricavato dai Rsu.
La scelta su quale carburante dai rifiuti produrre sta insomma in mano alle amministrazioni. La commissione tecnica che dovrà decidere quali centrali per la produzione di energia dai rifiuti costruire in Sicilia dovrà mettere in conto tutti questi fattori.
(50. Continua. Le precedenti puntate sono state pubblicate – nel 2013 – il 22 febbraio, l’1, 12, 15, 22, 29 marzo, il 5, 12, 19 aprile, 3, 10, 17, 24 maggio, il 7 giugno, il 5, 12, 19, 26 luglio, 2, 9, 23, 30 agosto e 6, 13, 20, 27 settembre, 4, 18, 25 ottobre, 1, 8, 15, 22, 29 novembre, 6, 13 dicembre, – nel 2014 – 10, 17, 24, 31 gennaio, 14, 21, 28 febbraio, 7, 14, 21 28 marzo, 4 e 11 aprile. La prossima pubblicazione è prevista venerdì 25 aprile).

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