Impianto Pirolitico

Video Impianto

LA PIROLISI: FONTE ENERGETICA RINNOVABILE

Questa breve relazione porterà alcuni argomenti a sostegno del gas di pirolisi (gas di sintesi) o più propriamente syngas o comunemente definito anche gas da dissociazione molecolare, come fonte energetica rinnovabile a basso impatto ambientale e con notevoli benefici per la comunità.

La pirolisi nella storia

La pirolisi (impropriamente chiamata dissociazione molecolare) è conosciuta fin dai tempi degli Egizi come tecnica per la produzione di carbonella da legno. I carbonari, nelle “carbonaie” rese famose da Cassola, utilizzavano il gas di pirolisi come avvisatore.
Finchè il processo pirolitico era attivo, i gas pirolitici prodotti mantenevano in tensione la volta della carbonaia, disperdendosi in aria da un piccolo foro nella volta stessa; a processo concluso quando tutta la legna era convertita in carbonella, la pressione del gas veniva a mancare e la carbonaia implodeva su se stessa.
Al contrario i moderni impianti pirolitici hanno come produzione primaria proprio quel gas per altro dimostratosi un ottimo combustibile.
Un più recente esempio sono i forni autopulenti che ritroviamo nelle cucine delle nostre case e dove il processo pirolitico gassifica le incrostazioni grasse sulle pareti del forno facendole sparire per poi disperderle in aria all'apertura del forno.

La pirolisi e la dissociazione molecolare

Si rende necessaria una particolare attenzione alle definizioni al fine di non portare a considerare il contrario di ciò che è stato detto.
Attualmente si parla di dissociazione molecolare, ma il termine è improprio o meglio piuttosto omnicomprensivo. Le reazioni chimiche infatti sono il prodotto di associazioni e/o dissociazioni molecolari: le molecole si scindono per ricomporsi in altre molecole o, ancor più semplicemente, si ricompongono in altre molecole. La dissociazione molecolare rappresenta un termine generico non sufficiente a descrivere i fenomeni che si sviluppano durante la pirolisi.
Le reazioni chimiche che avvengono a seguito della combustione appartengono anch'esse alla stessa categoria per cui si potrebbe definire impianto di dissociazione molecolare anche un comune termovalorizzatore.
E' piuttosto comune confondere il sistema pirolitico basato su reazioni indotte in totale assenza di ossigeno, con i più conosciuti gassificatori che al contrario utilizzano discrete quantità di ossigeno (aria o vapore aggiunto secondo esigenze stechimetriche di reazione) per accelerare le reazioni di dissociazione della materia. La gassificazione necessita di controlli e tarature sulla base delle tipologie dei materiali in ingresso quasi sempre fortemente eterogenei.
La tecnologia pirolitica al contrario non subisce influenza da parte di eterogenecità dei materiali entranti (condizione necessaria comunque è garantire la derivazione organica dei materiali e una bassa percentuale di umidità).
Lavorare in totale assenza di ossigeno mediante tecnica pirolitica permette di sottrarre considerevoli quantità di CO2 all'ecosistema rispetto all' utilizzo di tecniche convenzionali.

Il gas di pirolisi e il gas da discarica

E' universalmente accertato che i rifiuti, specie quelli di natura organica, lasciati in discarica sviluppano gas ed in particolar modo metano, un potenziale effetto serra di circa 20 volte superiore alla CO2.
A differenza dei gas da discarica che liberamente e senza alcun controllo vengono emessi in atmosfera, i gas di pirolisi vengono prodotti in modalità controllata nel reattore di pirolisi minimizzando i rischi di inquinamento, ottimizzando la totale captazione dei gas prodotti.

Il gas di pirolisi e i rifiuti

Un italiano produce in media 1,46 kg di rifiuti al giorno. In seguito a tutte le differenziazioni per avviare al riciclo tutto il possibile (fatta eccezione della pirolisi in grado di smaltire qualsiasi materiale con umidità relativamente bassa), restano circa 0,4 kg di CDR (previa opportune raffinazioni).
Un impianto pirolitico da 3,5 MWh nominali smaltisce 37.500 tonnellate annue di CDR, pari alla produzione media di CDR di una città di circa 250.000 abitanti e con una produzione di 26.250 MW equivalente a 2.250 TEP (Tonnellate Equivalenti di Petrolio risparmiato).
Si aggiunga che l'impianto pirolitico non produce residui di lavorazione: tutto il materiale in ingresso viene smaltito, senza gravare sulle discariche già così pesantemente utilizzate anche gli stessi scarti, in gran parte composti dalla CO2 inutilizzata, vengono vetrificati.
Il vetrificato inerte è poi utilizzato per la fabbricazione di sottofondi stradali o per altri impieghi civili simili. Il risultato è un ciclo energetico che si chiude capace di smaltire direttamente in loco i rifiuti prodotti senza dover dipendere da discariche al di fuori dei confini nazionali e di utilizzare una filiera territorialmente corta, impostando per la popolazione maggiori politiche di informazione e consapevolezza circa il riciclo dei rifiuti.

Il gas di pirolisi e la Direttiva Europea

La Direttiva Europea 2006/12/CE del 5 Aprile 2006, dà indicazione precise sulla gestione dei rifiuti, al fine di privilegiare processi efficaci ed innovatovi che adattino l'evoluzione tecnologica agli scenari di produzione di rifiuti presenti nel territorio
Specificamente è richiesto a ogni Stato membro che:

• Incentivi la valorizzazione del rifiuto come materia prima
• Raggiunga l'autonomia nell'eliminazione dei rifiuti
• Riduca al minimo i trasporti di rifiuti
• Ottimizzi i processi di smaltimento che minimizzino l'impatto ambientale

In questa prospettiva è stata formata una Commissione Europea, “Refuse Derived Fuel, Current Practice and Perspectives”, che evidenzia il vantaggio di sostituire combustibili fossili con CDR, sempre che siano garantiti i limiti delle emissioni prodotte.
Da sottolineare anche che questa sostituzione di combustibili fossili ha vantaggi ambientali ed economici significativi pure quando viene comparata con la combustione diretta dei rifiuti, per esempio nei termovalorizzatori.

E' fondamentale capire cos'è il CDR.
La definizione adottata dalla Commissione Europea nel luglio del 2003 è:
“Il CDR, combustibile derivato dai rifiuti (in inglese RDF, Refuse Derived Fuel) è composto da tutti i rifiuti con elevato potere calorico che, non potendo essere passibili di una valorizzazione materiale, finirebbero per essere portati in discarica, ma che dopo un processo realizzato in accordo con criteri, regolamenti, norme e specifiche tecniche appropriate, è trasformato in combustibile secondario utilizzato negli impianti per la produzione di energia per i processi produttivi”.

Quindi il prodotto classificato come CDR è un prodotto al termine della filiera del riciclo (non più riciclabile direttamente) ma che può trasformarsi in un altro prodotto se ulteriormente lavorato in una determinata forma.

Chiarito che l'alternativa unica del rifiuto originario non ulteriormente lavorato sarebbe stato l'approdo in discarica, o eventualmente l'incenerimento diretto nonostante le raccomandazioni contrarie della Commissione Europea, il CDR in qualità di combustibile secondario, attualmente, può prestarsi a diversificati utilizzi (comunque bruciato insieme a un altro combustibile definito principale):

• Usato per produrre energia in impianti dedicati, dove il combustibile principale, o di origine fossile o biogas, serve solo per garantire la temperatura di combustione sopra il limite di formazione delle diossine.
• Usato nei cementifici in percentuali più o meno alte rispetto al combustibile fossile primario.
• Usato in unità industriali come integratore del combustibile primario fossile.

L'impianto pirolitico introduce una via di utilizzo del CDR completamente distinta da quelle sopra elencate sommando un ulteriore processo alla trasformazione del rifiuto in risorsa: il Processo Pirolitico porta infatti alla scomposizione molecolare del materiale (CDR) in ingresso.

La materia prima CDR non è più considerata un combustibile secondario bensì una materia prima che viene trasformata, a livello molecolare, in gas di pirolisi, di composizione equiparabile al biogas. Questa ulteriore affinazione della materia permette di ottenere un prodotto, che è un combustibile primario, completamente differente dal rifiuto originario sino ad un livello molecolare.

In tal modo la materia prima CDR non è più considerata un combustibile secondario bensì una materia prima che viene trasformata a livello molecolare in gas di pirolisi con una composizione similare al biogas.
Questa ulteriore affinazione della materia permette di ottenere un prodotto che è un combustibile primario completamente differente dal rifiuto originario sino a livello molecolare. Il syngas rispetto al biogas è più ricco in idrogeno e contiene idrocarburi a catena semplice e ciclica.
Sebbene il syngas abbia minor potere calorico dei comuni combustibili fossili, dovuto ad una piu' difficile reazione di starter, mediante l'evoluzione del processo e' possibile utilizzarlo direttamente senza starter.

Il risultato è energia in forma meno inquinante se comparata a quella prodotta da combustibili di origine fossile.
La riduzione esponenziale di carichi inquinanti non è ottenuta aggiungendo filtri o dispositivi più o meno complessi, ma semplicemente eliminando all'origine la fonte dell'inquinamento.
Le molecole pericolose e inquinanti che sono più pesanti dell'idrogeno, carbonio e ossigeno, non vengono trasformate in gas ma restano alla stato solido e vetrificate alla fine del processo di trasformazione molecolare. Non ci sono ceneri, nano-particelle, fumi incombusti, diossine, furani o quanto altro che si liberano in atmosfera alla fine del ciclo di trasformazione.
Ovviamente il processo per essere ambientalmente sostenibile come descritto, è tecnologicamente raffinato e richiede un controllo di gestione e l'uso di macchinari ben più sofisticati di un semplice inceneritore o forno.

Il gas di pirolisi e l'inquinamento

Aldilà dell'abbattimento delle emissioni di CO2 e della maggiore sostenibilità in termini di minore inquinamento, che rendono gli impianti pirolitici una valida alternativa ai comuni termovalorizzatori, quello che qualifica come “sostenibile” l'energia prodotta da gas di sintesi è la tabella degli inquinanti tutti fortemente al di sotto delle soglie massime:

Inquinanti mg/Nm3	DM 25/02/2000 n.124 rifiuti pericolosi	DM 19/11/1997 n. 503 RSU RS	Linee guida DM 12/07/1990 (vecchi impianti)	Direttiva 2000/76/CE Rifiuti	Direttiva 94/67/CE rifiuti pericolosi	Direttiva 89/369/ CEE RSU	Analisi emissioni da gas di pirolisi
Polveri	10-30	10-30	30-100	13-30	10-30	30-200	3
Acido cloridrico (HCI)	10-60	20-40	50-100	10-60	10-60	50-250	7
Acido Fluoridrico (HF)	1-4	1-4	2	1-4	1-4		0,1
Ossidi di zolfo (SO2)	50-200	100-200	300	50-200	50-200	300	16
Ossidi di azoto (Nox)	200-400	200-400	500	200-400			140
Monossido di carbonio (CO)	50	50-100	100	50-100	50		10
Composti organici (COT)	10-0	10-20	20	10-20	10-20		5
Cd, TI, Hg	0,05	0,05	0,2	0,05	0,05	0,02	0,01
Totale altri metalli	0,5	0,5	5	0,5	0,5	5	0,01
IPA	0,01	0,01	0,01				0,0001
PCDD+PCDF (ng/Nm3)	0,1	0,1	4000	0,1	0,1		<0,005

l gas di sintesi e l'impatto ambientale

Sui vantaggi in termini di emissioni di gas serra ed altri inquinanti e sulla diminuzione del ricorso su ruote per il trasporto dei rifiuti nonché sul risparmio al ricorso a fonti fossili tradotto in una complessiva valorizzazione del rifiuto si è parlato nei paragrafi precedenti.

 

Il gas di pirolisi e la società

I principali benefici dell'utilizzo del gas di pirolisi per la produzione di energia sono:

• La diminuzione della dipendenza dai combustibili fossili, con un effetto positivo anche sulla bilancia dei pagamenti grazie alle riduzioni di importazioni dei combustibili.
• Il rispetto della Direttiva Europea che consiglia la minimizzazione del ricorso al trasporto su ruote, riduzione dell'inquinamento, miglioramento della qualità ambientale e di vita senza ricorso a politiche troppo rigide nei tagli, pur doverosi, dei consumi.
• L'aumento dell'occupazione (un impianto pirolitico da 3,5 MWh nominali con un potenziale di conferimento di 120 t/d di CDR prevede circa 12 addetti).

Conclusioni

Il gas di pirolisi si rivela una fonte energetica pulita e sostenibile in grado di offrire una valida alternativa in termini di risorsa energetica per la comunità, per l'ambiente e perl'economia.