igiene urbana

Da rifiuto a risorsa: nuove opportunità dalle discariche

5 aprile 2008

(Tratto da “GSA Igiene Urbana” n.3, Aprile-Giugno 2008)

La cronaca quotidiana ci riporta le sempre maggiori difficoltà di gestione dei rifiuti urbani, con locali esempi di grave collasso del sistema ambientale. Spesso si trascura come questi ingenti quantitativi di rifiuti siano una grande opportunità economica e ambientale: i rifiuti urbani di ieri e di oggi hanno infatti un forte potenziale da sfruttare per il recupero di energia rinnovabile e di materia.

Dall’analisi dei dati pubblicati dall’Osservatorio Nazionale sui Rifiuti si evince che nel 2006 la produzione pro-capite di rifiuti urbani, in Italia, era pari a 550 kg/ab/anno, con un trend in continuo aumento rispetto agli anni precedenti. La questione delle modalità di gestione di quantitativi di rifiuti urbani in lento, ma progressivo aumento negli anni si pone quindi come priorità di intervento e di programmazione. Anche se le tecnologie per il riciclo ed il recupero di questi rifiuti stanno compiendo enormi passi in avanti, la discarica rimane ancora la principale forma di smaltimento, anche se in leggera diminuzione. Nel quinquennio 2002-2006 si passa infatti dal 59,5% al 47,9% di rifiuto smaltito in discarica.

Figura 1: Variazione delle tipologie di gestione dei rifiuti urbani – anni 2002-2006

La tendenza degli ultimi anni, rilevata nel Rapporto Rifiuti 2006 dell’APAT, è la leggera diminuzione del numero delle discariche per rifiuti urbani. La chiusura riguarda soprattutto le piccole discariche, a vantaggio di grandi impianti a servizio di aree geografiche più estese. Questa diminuzione riguarda soprattutto il Sud del Paese.
La chiusura degli impianti non è però accompagnata, salvo pochi casi, da una sufficiente razionalizzazione del sistema: la riduzione del numero di discariche non è stata infatti seguita da una corrispondente riduzione dei quantitativi di rifiuti da smaltire con conseguenti situazioni di emergenza ambientale.

Le modalità di gestione dei rifiuti urbani sono diverse da Regione a Regione, a seconda che le politiche di pianificazione e programmazione abbiano privilegiato l’una o l’altra forma di gestione.
Sono soprattutto le regioni del Nord Italia che, in ottemperanza alle priorità definite dalla normativa comunitaria, raggiungono valori prossimi o superiori al 40% di recupero, minimizzando lo smaltimento in discarica, ancora largamente utilizzato al Centro-Sud.

Figura 2: Le forme di gestione dei RU nelle regioni italiane, anno 2006

La situazione in Campania merita un discorso a parte. La prassi comune, negli ultimi anni, è stata quella di inviare ingenti flussi di rifiuti ai siti di stoccaggio, sotto forma di “ecoballe”. Il risultato è che ad oggi la Campania deve trovare una congrua e definitiva collocazione a quantitativi di rifiuti che superano i sette milioni di tonnellate.

Figura 3: Quota pro capite di rifiuti urbani smaltiti in discarica sul pro capite dei rifiuti prodotti – anno 2006

Un rapido sguardo alla situazione attuale mostra come la discarica sia ancora oggi la soluzione più efficace ed immediata per colmare i vuoti programmatici che hanno caratterizzato e continuano a caratterizzare una situazione di continua emergenza nel Centro-Sud del Paese. Questa soluzione, infatti, permette di ottenere rapidità di intervento e un impegno finanziario più contenuto rispetto alla costruzione degli impianti di incenerimento, che devono essere privilegiati come soluzioni a lungo termine, per la gestione ordinaria del rifiuto urbano, per il recupero di energia dalla frazione residua della raccolta differenziata.

Se è vero che la discarica sembra essere la via d’uscita più efficace, nel breve periodo, per risolvere l’emergenza, è anche vero che deve diventare prioritario riflettere sul futuro delle discariche e sulla necessità di trovare sempre nuove tecnologie per assicurare una gestione corretta e basata sulla tutela dell’ambiente.

Le moderne discariche sono infatti sistemi di contenimento dei rifiuti progettate per isolare il rifiuto solido dall’ambiente che lo circonda e per minimizzare l’impatto ambientale che questo rifiuto può provocare. All’interno della discarica avvengono infatti processi chimici, fisici e biologici che portano alla degradazione del rifiuto e alla produzione di percolati e di biogas. L’isolamento del corpo di discarica con barriere e teli impermeabili ha lo scopo principale di evitare la dispersione di questi prodotti nell’ambiente, impedendo allo stesso tempo l’infiltrazione di acqua o umidità.

Anche se le nuove tecnologie e l’ingegneria che accompagna la progettazione delle recenti discariche minimizzano l’impatto ambientale, non si può affermare che le moderne discariche siano ad impatto zero, in particolare in prospettiva, dopo cioè il periodo di gestione post chiusura (ad esempio 30 anni per una discarica per rifiuti non pericolosi).

Molte discariche, infatti, hanno una ridotta capacità di completare il processo di degradazione, perché vengono progettate per essere chiuse e isolate, poste cioè in condizioni di non avere infiltrazioni di acqua dall’esterno. Il rifiuto contenuto in una moderna discarica in condizioni anaerobiche si mantiene quindi inalterato per molto tempo e queste discariche devono essere continuamente controllate e gestite, anche nel periodo post-chiusura.

Per questo motivo diventa strategico lo studio di soluzioni che intervengano sia sulle vecchie discariche, che si trovano in condizioni di potenziale contaminazione, al fine di operare interventi di bonifica e messa in sicurezza permanente delle stesse, sia sulle discariche di nuova progettazione, affinché si possa assicurare la sostenibilità ambientale delle stesse anche nel periodo di post-chiusura.

La soluzione contingente all’emergenza rifiuti in Campania, soffocata da oltre 7 milioni di tonnellate di rifiuti urbani stoccati, e più in generale la soluzione al problema delle emergenze programmatiche potrebbe essere orientata verso un nuovo concetto di discarica, che assicuri cioè la sostenibilità per il territorio. Trattasi di impianti innovativi, capaci non solo di sottrarre i rifiuti stipati per le vie cittadine e nei depositi di stoccaggio, ma di sfruttare al meglio le potenzialità in essi contenute, operando sia il recupero di energia elettrica attraverso l’utilizzo del biogas, sia, una volta che la discarica è completamente stabilizzata, un recupero di materia, selezionando ed estrapolando dal rifiuto le frazioni riciclabili.

La tecnologia offre soluzioni efficienti ed innovative per risolvere il problema dell’affidabilità delle nuove discariche e per garantire un’elevata protezione dell’ambiente anche in quelle discariche ormai chiuse da anni, e la loro applicazione su scala reale rappresenta una sfida interessante. Si tratta della tecnica del landfill mining abbinata alla discarica bioreattore.

Qual è il futuro delle discariche?

Per evitare che le discariche moderne arrivino a situazioni di potenziale contaminazione deve essere assicurata una migliore gestione della stabilizzazione del rifiuto in esse contenuto. Questo processo può essere attuato nei cosiddetti Bioreattori. I bioreattori programmano la degradazione dei rifiuti all’interno della discarica, accelerando tutti i processi che avvengono anche in una normale discarica, operando in condizioni controllate e prevedibili.

Il principio di funzionamento di questi moderni bioreattori si basa sul controllo dell’umidità dei rifiuti in condizioni anaerobiche e sulla successiva stabilizzazione aerobica: il ricircolo dei liquidi all’interno della massa di rifiuti accelera la loro decomposizione, distribuendo umidità, nutrienti, enzimi e batteri in tutta la massa in modo efficiente.e controllato; a fine ciclo si completa la degradazione e la stabilizzazione del rifiuto organico mediante il ripristino controllato di condizioni aerobiche.

Figura 4: Diagramma schematico di una discarica bioreattore – (Pohland, 1997)

La gestione delle discariche effettuata con queste modalità permette di ridurre i rischi associati al periodo di post-chiusura, e porta una serie di vantaggi, tra i quali:

1. Minore produzione di percolato: la mineralizzazione del rifiuto, ottenuta attraverso la biodegradazione, diminuisce la produzione endogena di percolato. La capacità della discarica-bioreattore di accelerare ed aumentare la trasformazione di alcuni costituenti pericolosi (come per esempio i metalli pesanti), riduce la concentrazione di questi composti nel percolato fino a livelli quasi non determinabili (Pohland, 1997), facilitando il processo di trattamento del percolato stesso.
2. Aumento del potenziale di conversione da rifiuti ad energia: diversi studi dimostrano che la rapida stabilizzazione dei rifiuti in un bioreattore comporta una produzione più elevata di biogas in un periodo più limitato di attività della discarica, come mostrato in figura 2. Questa caratteristica permette un maggiore potenziale di sfruttamento del biogas per la produzione di energia.

Figura 5: Curva predittiva di produzione del biogas per una discarica bioreattore e per una discarica tradizionale

1. Riduzione delle emissioni di gas serra: La captazione e l’utilizzo del biogas per recuperare energia dai rifiuti smaltiti in discarica, permettono di ottenere una riduzione delle emissioni di gas serra. Il metano, costituente del biogas, ha un GWP (Global Warming Potential – cioè la capacità di aumentare l’effetto serra) pari a 21 volte la CO2.

Il recupero ai fini energetici del biogas (che contiene circa il 50% di metano) permette di ottenere una riduzione dell’effetto serra grazie a due fondamentali apporti di CO2 equivalente evitati:

1. Il biogas captato dalla discarica non viene disperso in atmosfera. Se si considera una quantità media di biogas captato da una discarica controllata pari a 100 Nmc/ton di rifiuto, si ottiene una riduzione di emissioni di gas serra pari a 0,736 t CO2 equivalente/ ton rifiuto. Il risultato può sembrare poco significativo, ma se lo si rapporta ai 7 milioni di ton di rifiuti che devono essere smaltiti dalla Regione Campania, si otterrebbe, in caso di smaltimento con recupero del biogas in una discarica bioreattore, un risparmio totale di circa 5 milioni di ton di CO2 equivalente.
2. La produzione di energia elettrica da biogas (considerato una fonte rinnovabile di energia) ha un apporto nullo in termini di emissioni di gas serra rispetto alla produzione della stessa quantità di energia dal mix energetico nazionale. Se si prende come dato di riferimento una produzione di circa 0,699 kg di CO2 per kWh prodotto (valore medio fornito da Enel), rapportato ad una produzione media di 160 kWh/ton di rifiuto, avremmo un risparmio netto di 0,1 ton CO2 equivalente/ton rifiuto. Anche in questo caso se si prende ad esempio i rifiuti campani, si arriverebbe a risparmiare l’emissione in atmosfera di circa 700.000 ton CO2 equivalente.

1. Recupero di spazio grazie alla compattazione del rifiuto: la digestione del materiale biodegradabile, che rappresenta la frazione a minore densità, permette la sottrazione della stessa, mentre rimane nel corpo di discarica la frazione più pesante, con conseguente aumento della densità e diminuzione del volume occupato.
2. Minori tempi di gestione della post-chiusura: la rapida e avanzata stabilizzazione dei rifiuti e la conseguente diminuzione dei rischi associati al rilascio nell’ambiente di sostanze potenzialmente dannose, riduce gli oneri operativi della gestione post-chiusura. In questo senso ci sono esperienze di bioreattore che dimostrano la stabilizzazione avanzata del rifiuto urbano dopo 5-7 anni, a fronte dell’effetto di mummificazione delle discariche tradizionali, dove il potenziale di degradazione anaerobica rimane importante anche dopo decenni.

Risulta chiaro quindi che la tradizionale visione delle discariche come depositi dove i rifiuti sono tumulati in un sito completamente isolato dalle influenze esterne, che viene periodicamente sottoposto a controlli di routine per un numero definito di anni, può ora lasciare il posto ad una visione più innovativa e dinamica nella progettazione delle discariche.
La tecnologia offre, in affiancamento alla discarica bioreattore o nella gestione delle vecchie discariche, un’altra opportunità.
La nuova frontiera nell’ambito della gestione delle vecchie discariche o di nuove discariche completamente stabilizzate è costituita dall’applicazione della cosiddetta tecnica del Landfill mining, cioè la tecnica che permette di recuperare, “riciclare” e porre in sicurezza le vecchie discariche attraverso lo scavo dei rifiuti a suo tempo interrati, il loro trattamento per estrarre i materiali ancora riutilizzabili come recupero di materia (metalli, terre per la copertura di altre discariche) o di energia.

Le fasi previste per questo processo sono lo scavo dei rifiuti dalle discariche, previa stabilizzazione del rifiuto ancora attivo in termini di produzione di biogas e percolato, il trattamento del rifiuto riesumato attraverso vagliatura e selezione del materiale e ottenimento di diverse frazioni che possono essere sottoposte a recupero di materia o di energia.

Questo nuovo approccio permette, attraverso un intervento controllato, il recupero di nuovi volumi per la messa a dimora dei rifiuti, attraverso la sottrazione delle frazioni recuperabili, la bonifica della discarica stessa e la rimozione di eventuali rifiuti pericolosi, il recupero di energia e di materia dai rifiuti e, non da ultimo, un recupero in termini di risorse finanziarie sia dalla vendita delle frazioni recuperabili o riciclabili, sia dal recupero di spazi per il conferimento di nuovi rifiuti o per altre iniziative.

La sfida ad oggi aperta per aiutare una corretta e sostenibile gestione dei rifiuti urbani deve tenere conto di nuove “discariche sostenibili”, in grado di integrarsi con la gestione delle raccolte differenziate e di minimizzare gli impatti sull’ambiente esterno, soprattutto nel periodo di post-chiusura. Una risposta in questo senso è nelle tecnologie del bioreattore e del landfill mining. Queste permettono, attraverso la rapida stabilizzazione del rifiuto, il successivo recupero di materia e di energia dalle frazioni combustibili, di recuperare spazi, tempi e garanzie di sicurezza per le generazioni future.

* Piero Simone, Responsabile Impianti Interramento Tecnico, Montana SpA

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