Rifiuti organici

Sapienza Università di Roma

Valorizzazione dei rifiuti organici

Trattamenti avanzati per la valorizzazione dei rifiuti organici ai fini energetici e del riuso

2006 - 2008

Nell’ambito della gestione integrata dei rifiuti, emerge la necessità di valorizzare e recuperare la FORSU (frazione organica di rifiuti) ed i prodotti del processo di trattamento biologico dei rifiuti e delle acque reflue, che spesso non trovano in territorio nazionale un'adeguata collocazione sul mercato. Le principali modalità di valorizzazione dei rifiuti organici sono:

• il recupero di energia mediante digestione anaerobica
• l’utilizzo agronomico diretto o previo compostaggio
• l’utilizzo di materiali per il ripristino ambientale

La digestione anaerobica è una pratica nota e affidabile che, negli ultimi anni, è stata utilizzata soprattutto per la co-digestione della FORSU e dei fanghi di depurazione.
Il biogas prodotto, costituito per la maggior parte da metano, ha un elevato potere calorifico e pertanto può essere convenientemente convertito in quasi tutte le forme di energia utili: calore, elettricità e cogenerazione.
Tuttavia alcuni aspetti fondamentali della co-digestione devono ancora essere chiariti.
Questi aspetti, di seguito elencati, rappresentano l’oggetto del presente progetto di ricerca:

• l’individuazione delle condizioni ottimali in termini di percentuali reciproche di FORSU e fanghi di depurazione;
• l’individuazione delle migliori condizioni di temperatura
• la necessità di triturazione della FORSU e l’individuazione della granulometria migliore
• le modalità di alimentazione del reattore biologico con il flusso da avviare al trattamento e della sua umidità
• la definizione del livello di miscelazione ottimale
• la valutazione dei diversi costi
• la gestione delle acque reflue di processo, particolarmente ricche di ammoniaca
• l’influenza di composti inibenti la fermentazione biologica anaerobica
• il ruolo di un trattamento aerobico per la finitura del materiale solido residuo dopo la digestione anaerobica
• messa a punto di modelli matematici per la descrizione del processo e influenza dei diversi parametri

Nelle località nelle quali non è ancora attiva la raccolta differenziata è possibile operare la valorizzazione economica del rifiuto solido urbano mediante bioessicazione.
Altra possibile via di valorizzazione, è il riutilizzo di rifiuti organici in attività di ripristino e recupero ambientale di aree degradate, in cui il terreno è stato compromesso dalle attività antropiche industriali o di estrazione dei materiali, come la normativa prevede; tuttavia è necessario considerare i rischi  che tale attività prevede e che sono anch’essi, oggetto della ricerca, come ad esempio la presenza di patogeni, metalli pesanti e inquinanti.

L'obiettivo della ricerca sperimentale è quello di individuare e valutare trattamenti avanzati per la valorizzazione dei rifiuti organici ai fini energetici e del riuso. Nell'ambito del presente programma di ricerca, saranno oggetto di studio i flussi di materiale organico di scarto prodotti in aree urbane, agricole e industriali quali:

• materiale organico derivante dalla raccolta differenziata dei rifiuti
• materiale organico selezionato dai rifiuti solidi urbani indifferenziati
• fanghi primari e biologici prodotti negli impianti di depurazione delle acque reflue
• fanghi da attività agricole e zootecniche
• rifiuti liquidi dell'industria agro-alimentare

Nell'ambito delle possibilità di valorizzazione, si prenderanno in considerazione le seguenti strategie:

• recupero energetico mediante co-digestione di fanghi e FORSU
• recupero di materia mediante riutilizzo in ripristino ambientale

Nell'ambito della ricerca si prevede, per ciascuna unità operativa, il raggiungimento dei seguenti obiettivi:

• Definizione di nuovi criteri per la pianificazione e l'ottimizzazione dei sistemi di gestione per il trattamento, il riuso e lo smaltimento, della frazione organica dei rifiuti solidi raccolti in aree urbane e dei fanghi urbani di depurazione; durante il primo anno verrà completato il quadro conoscitivo in ambito legislativo e impiantistico relativo alla digestione anaerobica e alla co-digestione
• Valutazione delle possibilità di trattamento anaerobico e recupero energetico dalla frazione organica umida dei rifiuti raccolti per via differenziata congiuntamente ai fanghi di depurazione, anche individuando, nel primo anno, i flussi produttivi e le caratteristiche dei fanghi di depurazione
• Esecuzione di uno studio modellistico/sperimentale sulla co-digestione della FORSU e dei fanghi della depurazione, con sviluppo di un modello matematico, al fine di pervenire a criteri di ottimizzazione del processo, individuando i vantaggi e gli eventuali limiti di applicabilità dello stesso. Nel secondo anno saranno effettuate prove sperimentali per la calibrazione e la validazione del modello elaborato
• Studio della possibilità di valorizzare i rifiuti organici per interventi di ripristino ambientale di aree degradate o precedentemente utilizzate per attività estrattiva
• Definizione della possibile evoluzione del classico processo DANO per la bioessicazione del rifiuto e la sua trasformazione in CDR; in particolare nel primo anno di attività ci si proponeva di effettuare uno studio relativo allo stato dell’arte in campo di bioessiccazione, individuando un impianto campione sul quale effettuare l’attività sperimentale

Tutti i componenti delle unità operative presentano elevate e maturate competenze nell’ambito dei diversi campi dell’Ingegneria Sanitaria-Ambientale

8 unità di personale docente; 1 tecnico; 2 assegnisti di ricerca; 3 titolari di borse; 8 unità di personale extra universitario

Università degli Studi della Basilicata
Università degli Studi di Roma Tre
Università degli Studi di Cassino
Università degli Studi dell’Insubria

Una sintesi dei principali risultati ottenuti è la seguente:

• redazione di azioni di supporto alla pianificazione e alla gestione della FORSU e dei fanghi di depurazione mediante l'applicazione di software tecnico-scientifico con l’implementazione e  lo sviluppo di un software dedicato
• definizione dei costi di realizzazione o ristrutturazione degli impianti, i costi e ricavi di gestione e i recuperi energetici conseguiti, in termini di quantità di biogas prodotto, delle sue caratteristiche energetiche e dei pretrattamenti necessari per il suo utilizzo in motori negli impianti di digestione anaerobica
• determinazione di parametri analitici previsti nella normativa vigente e di parametri tecnologici per la co-digestione
• effettuazione di prove di laboratorio sulla FORSU e sui fanghi della depurazione per la calibrazione e la validazione di un modello matematico
• studio della possibilità di valorizzare i rifiuti organici da digestione anaerobica per interventi di ripristino ambientale di aree degradate o precedentemente utilizzate per attività estrattiva

La valorizzazione dei rifiuti organici, oltre che a fornire un’appetibile alternativa all’annosa questione dello smaltimento dei rifiuti, potrebbe dare una risposta soddisfacente al problema energetico. Questa ricerca pone le basi per l’individuazione di una nuova fonte di energia; infatti ciò che era destinato agli inceneritori, può invece essere convertito in forme di energia utili. Inoltre, gli interventi di ripristino ambientale attraverso l’utilizzo di ammendanti, come fanghi di depurazione, compost e FORSU forniscono al terreno sostanza organica e nutrienti, che favoriscono la crescita della vegetazione.