Trattamento meccanico-biologico

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Il trattamento meccanico-biologico (TMB) è una tecnologia di trattamento a freddo dei rifiuti indifferenziati che sfrutta l'abbinamento di processi meccanici a processi biologici quali la digestione anaerobica e il compostaggio. Appositi macchinari separano la frazione umida (l'organico da bioessicare) dalla frazione secca (carta, plastica, vetro, inerti ecc.); quest'ultima frazione può essere in parte riciclata oppure usata per produrre combustibile derivato dai rifiuti (CDR) rimuovendo i materiali incombustibili.

Indice

1 Principi
- 1.1 Parte meccanica
- 1.2 Parte biologica
2 Impianto tipo
3 Il Centro Riciclo Vedelago
4 Voci correlate
5 Collegamenti esterni
6 Note

[modifica] Principi

Grande rilievo sta assumendo anche in Italia la produzione di biostabilizzato dai rifiuti solidi urbani: tale frazione organica, ottenuta attraverso trattamento meccanico-biologico (TMB) di rifiuti indifferenziati, è caratterizzata da una fermentescibilità ridotta fino al 90% che la rende particolarmente adatta a varie applicazioni volte al recupero ambientale, paesaggistico e alla copertura giornaliera di discariche senza avere emissioni di metano (che è anche un gas serra circa 21 volte più potente, se liberato in atmosfera tal quale, della CO₂).

Schematicamente un impianto che produce biostabilizzato da rifiuti prevede dapprima la vagliatura con separazione di una parte grossolana e poco fermentescibile, costituita ad esempio da carta, cartone, plastica, metalli, vetro ecc., e di una parte ricca di sostanza organica e altamente fermentescibile. La frazione biochimicamente inerte viene avviata allo smaltimento/riciclo mentre la sostanza organica viene sottoposta ad abbattimento del contenuto organico e a trattamento biologico atto ad accelerare la fermentazione e produrre quindi materiale finale a bassa fermentescibilità. In tal modo si recupera biogas ed è anche possibile ricavare eventualmente del CDR.

Tali impianti ad alta tecnologia sfruttano sistemi automatici di classificazione dei materiali: una tecnologia adottata è quella della spettrografia nel vicino infrarosso che ad esempio permette ad un computer di individuare le diverse tipologie di plastiche e di comandare un sistema di getti d'aria compressa per la separazione.

[modifica] Parte meccanica

Impianto per il recupero di materiali a umido.

La parte meccanica del TMB viene riferita a una fase di separazione e classificazione dei vari componenti dei rifiuti utilizzando dei sistemi meccanici automatizzati. In questo modo dalla massa dei rifiuti vengono rimossi i componenti riciclabili, come carta, metalli, plastiche e vetro, e altri componenti destinabili solamente in discarica. Tipicamente vengono sfruttati nastri trasportatori, magneti industriali, separatori galvanici a corrente parassita, vagli a tamburo, macchine spezzettatrici e altre apparecchiature appropriate.

Alcune recenti tecnologie integrate, come la tecnologia relativa al processo ArrowBio, sfruttano direttamente l'utilizzo di impianti veri e propri specializzati nel recupero di materiali a umido e lavaggio della frazione riciclabile dei rifiuti.^[1] Il trattamento meccanico-biologico può anche, tramite processi alternativi, produrre combustibile derivato dai rifiuti. Il CDR, generalmente costituito da materie plastiche e sostanze organiche biodegradabili, può essere utilizzato da impianti quali i cementifici e quelli atti alla produzione di energia.

[modifica] Parte biologica

Per approfondire, vedi le voci compost e digestione anaerobica.

Digestori anaerobici UASB a doppio stadio.

La parte biologica del TMB è riferita ai processi di compostaggio e di digestione anaerobica.

La digestione anaerobica provoca la scissione biochimica della componente biodegradabile dei rifiuti tramite l'azione di microrganismi in condizione di anaerobiosi. Vengono prodotti biogas utilizzabile quale combustibile e un digestato solido che può essere sfruttato per migliorare le proprietà agricole del suolo. Alcuni processi condotti in mezzo acquoso permettono di ottenere un alto rendimento in biogas.

Il compostaggio implica invece il trattamento della componente organica con microrganismi aerobici. In queste condizioni ossidative si ha formazione di anidride carbonica e compost. Utilizzando il solo compostaggio quindi non si ha il vantaggio di produrre energia verde (biogas) dalla frazione biodegradabile dei rifiuti.

Alcuni sistemi, come quello UR-3R, utilizzano invece sia una fase di digestione anaerobica parziale che una fase secondaria di compostaggio.^[2]

Sfruttando la digestione anaerobica o il compostaggio della frazione biodegradabile, il trattamento dei rifiuti tramite TMB permette di ridurre le emissioni di gas serra.

[modifica] Impianto tipo

Si approfondisce il funzionamento di un impianto tipo con un ingresso di 100.000 t/a di rifiuti urbani residui di una raccolta differenziata efficiente, sulla base dei dati del documento citato Gestione dei rifiuti a freddo, elaborato sulla base dell'esperienza tedesca.

Il pretrattamento elimina i rifiuti ingombranti non riciclabili e tritura il resto, con aggiunta di acqua.

La separazione fornisce:

Grazie a un sistema ottico-elettronico che li riconosce e smista con degli eiettori pneumatici, imballaggi in plastica densa (HDPE, PET) di qualità, riciclabili quanto il differenziato e quindi di alto valore commerciale, per circa 2.000 t/a, oltre a circa 2.500 t/a di altri tipi di plastica densa.
Con dei separatori a corrente d'aria, miscela di carta e cartone (10.300 t/a) e pellicole di plastica (5.700 t/a). Il valore commerciale è basso, però si possono separare le due componenti a umido, e quindi usare la carta nel successivo compostaggio oppure venderla a una cartiera, mentre le pellicole possono essere riciclate (sotto-riciclaggio). In alternativa, possono essere conferiti in discarica o inceneriti.
Con un ulteriore sistema ottico-elettronico, sopravvaglio (80 – 200 mm) pesante, da cui si può recuperare il vetro (almeno il 60% di quello presente; 1.500 t/a circa).
Con magneti, materiali ferrosi per 1.530 t/a leggermente contaminati da materiale organico (nessun problema per il riciclo).
Con due separatori a mulino a vortice, metalli non ferrosi per 2.000 t/a.

I liquidi rimasti (63.000 t/a di cui 18.000 t/a di acqua aggiunta nella fase precedente, recuperabile per il compostaggio) sono sottoposti a digestione anaerobica, con un processo efficiente grazie alla precedente pulizia del materiale. Il processo dura quattro settimane in un ambiente chiuso (degradazione intensiva), più altre dieci in un'area coperta, e comporta una riduzione in peso di circa il 40%, soprattutto per l'evaporazione dell'acqua, e in parte per la degradazione dell'organico in anidride carbonica. Si ottengono 3700 t/a di biogas, 18.000 di acqua da trattamento, 3.000 di sabbia, 35.000 di materiale da avviare al compostaggio finale. Il biogas permette di produrre circa 80–100 kWh di elettricità e 100–180 kWh di calore per tonnellata di rifiuti totali in ingresso (supponendo una raccolta differenziata efficiente). La maggior parte dell'energia è usata nell'impianto stesso, il cui bilancio energetico è neutro o leggermente positivo (si può aumentare il recupero energetico a scapito del recupero di materiale, ma questo non ha convenienza né economica né ambientale).

Alla fine del processo di separazione, non solo si sono recuperati dei materiali utili (riducendo le esigenze energetiche dell'impianto), ma si sono anche eliminate sostanze che in discarica costituiscono un notevole problema (nel caso del biogas, per l'effetto serra; negli altri, per l'inquinamento a lungo termine o la percolazione). A questo punto si hanno circa 27.000 t/a di materiale prevalentemente organico che può essere conferito senza problemi in discarica in ottemperanza alle leggi più recenti. Tuttavia, è conveniente selezionare un'ulteriore parte di circa 7.000 t/a a maggiore concentrazione organica e con ridotta contaminazione di metalli pesanti, che può fungere da compost di qualità inferiore. L'ammendante ottenuto, non derivando da raccolta differenziata, è di qualità inferiore in quanto può contenere piccole tracce di altri rifiuti che gli impianti non riescono a separare, e non può pertanto essere usato nel settore agricolo, ma è utile per reintegrare nutrienti nei suoli (sequestrando anidride carbonica, fra l'altro).

Le rimanenti 20.000 t/a vanno conferite in discarica, insieme a una certa quantità di sabbia dal digestore e rifiuti ingombranti non riciclabili, tolti all'inizio, per un totale di circa 24.000 t/a (meno di un quarto del peso iniziale) o quasi 30.000 se non si trova impiego per la pellicola di plastica.

[modifica] Il Centro Riciclo Vedelago

Uno dei limiti dei primi impianti di trattamento meccanico biologico era quello di produrre comunque un 20-30% (rispetto a quanto entrato inizialmente nell'impianto) di rifiuto da conferire in discarica o da portare all'incenerimento; questo problema poneva alcuni dubbi sulla reale opportunità di costruire questi impianti al posto di altri sistemi già conosciuti ed utilizzati come gli inceneritori. Questo problema è stato recentemente risolto grazie all'iniziativa della dott.sa Carla Poli del Centro Riciclo Vedelago in provincia di Treviso.

L'impianto di Vedelago (che non gestisce la frazione umida e che quindi utilizza solo sistemi meccanici), grazie all'accoppiamento di diversi impianti che lavorano in serie, è in grado di rendere riutilizzabile circa il 99% del rifiuto conferito derivante sia dalla raccolta differenziata residenziale porta a porta (proveniente dai Comuni del circondario) sia rifiuti industriali di commercianti ed artigiani; grazie a questi impianti il centro è in grado di portare all'industria una materia prima-seconda riutilizzabile in ulteriori cicli di produzione. La percentuale di rifiuto non differenziabile (principalmente plastiche), e quindi solitamente non riutilizzabile, viene prima estruso e poi tritato finemente fino ad ottenere un granulato a matrice prevalentemente plastica utilizzato principalmente dall'industria come alleggerito nei manufatti edili (mattoni, pali, ecc...) in sostituzione della sabbia di cava (20-30% del materiale necessario alla creazione del manufatto); questo materiale conferisce caratteristiche migliorative ai manufatti ottenuti che rispondono regolarmente alle norme UNI vigenti. La sabbia sintetica ottenuta viene utlizzata anche per la creazione di sedie, panchine, bancali ed altri manufatti vari.

Gli stessi creatori del Centro Riciclo Vedelago dichiarano che i costi globali per la costruzione di un impianto di questo tipo si aggirano attorno ai 5 milioni di euro in un arco temporale di circa 3 anni. Impianti gemelli come quello di Vedelago sono in costruzione in Sardegna grazie all'iniziativa di 14 Comuni locali, con a capo il Comune di Tergu, e a Colleferro a seguito di un'iniziativa di imprenditori privati.