Enzo Montoneri Università di Torino, Dipartimento di ... · Email: [email protected] ......
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Rifiuti urbani, preziosa risorsa. Enzo Montoneri Università di Torino, Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari, Largo P. Braccini 2, 10095 Grugliasco (TO), Italy Email: [email protected] Paradossale può sembrare il fatto che, dopo più di un secolo dall’inizio dell’era del petrolio, si voglia tornare oggi all’era del legno per soddisfare i bisogni quotidiani dell’uomo. Si chiama transizione alla bioeconomia. Sembrerebbe il cane che si morde la coda. In realtà è una evoluzione. L’era del petrolio ha consentito di sviluppare ed ottimizzare ormai mature tecnologie per la conversione di risorse fossili in combustibili e prodotti chimici. La bioeconomia utilizza tale bagaglio tecnologico per sfruttare le risorse rinnovabili (vegetali ed animali) meglio di come facevano i nostri lontani antenati. In fondo, sia le risorse rinnovabili che i fossili hanno comune impronta chimica. Le prime sono costituite dai principali composti organici naturali, e cioè polisaccaridi, proteine, grassi e lignina. I fossili sono costituiti dai derivati dei composti naturali a seguito di trasformazioni avvenute nell’arco di milioni di anni all’interno dei giacimenti. In linea di principio, risorse vegetali, animali e fossili sono rinnovabili, seppure in tempi molto diversi. Vi sono fondati motivi per la transizione alla bioeconomia, quali la limitazione del depauperamento delle risorse fossili e la riduzione della immissione di anidride carbonica in atmosfera, corresponsabile del surriscaldamento del pianeta. Questi promuovono il consenso popolare allo sviluppo della bioeconomia. Purtroppo, gli obiettivi della transizione alla bioeconomia non sono facilmente raggiungibile. I fossili sono una risorsa di carbonio organico concentrata sia per la loro natura chimica che per la disponibilità in spazi confinati come i giacimenti. Le risorse rinnovabili sono distribuite su vaste superfici di terreno e contengono per la maggior parte acqua. La loro criticità principale è rappresentata dai maggiori costi di concentrazione del carbonio organico attraverso la raccolta e l’essiccazione. Oltre a ciò, si pongono problemi di natura morale e socio-economica nello sfruttare colture finalizzate alla produzione di energia e prodotti chimici e sottrarle alla produzione alimentare. In tale contesto, i rifiuti urbani fanno eccezione. L'impatto ambientale dei rifiuti urbani è aumentato drammaticamente in seguito all’aumento dell’urbanizzazione e dei consumi della popolazione. La crescente necessità dello smaltimento di tali rifiuti rappresenta per la società un notevole onere economico. Per altro verso, tuttavia, l'urbanizzazione e le pratiche di raccolta comunale hanno reso i rifiuti urbani una fonte sostenibile di carbonio organico, concentrato in spazi confinati. Facendo di necessità virtù sono state sviluppate pratiche di raccolta differenziata, tecnologie di recupero e riciclaggio di vetro, carta, metalli, e processi di fermentazione della frazione organica umida e dei residui di giardinaggio o potatura di parchi pubblici. I processi di fermentazione producono biogas contenente anidride carbonica e metano, e compost. In tal modo, consentono una ulteriore concentrazione di carbonio organico senza dispendio di energia. Il metano viene usato come biocombustibile. Il compost è un fertilizzante. L’anidride carbonica prodotta dalla fermentazione non causa aumento dell’anidride carbonica atmosferica, perché fa parte del ciclo naturale del carbonio realizzato attraverso la sintesi clorofilliana, la crescita delle piante, la produzione di alimenti, il loro consumo, la produzione di rifiuti biodegradabili e la loro fermentazione. Un moderno impianto di trattamento di rifiuti urbani biodegradabili (frazione organica umida e residui di giardinaggio) è rappresentato dall'impianto di Acea Pinerolese Industriale sito a Pinerolo (TO). L’impianto serve una popolazione di circa 800.000 abitanti, distribuiti nei 47 comuni consorziati (150.000 abitanti) e in parte della provincia di Torino. La foto aerea in Figura 1 mostra le quattro sezioni dell’impianto. Nella prima, la frazione organica umida dei rifiuti urbani proveniente dalla raccolta differenziata viene trattata in
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Rifiutiurbani,preziosarisorsa.
EnzoMontoneri
UniversitàdiTorino,DipartimentodiScienzeAgrarie,ForestalieAlimentari,LargoP.Braccini2,10095Grugliasco(TO),Italy
Email:[email protected]
Paradossalepuòsembrareilfattoche,dopopiùdiunsecolodall’iniziodell’eradelpetrolio,sivogliatornareoggiall’eradellegnopersoddisfareibisogniquotidianidell’uomo.Sichiamatransizioneallabioeconomia.Sembrerebbeilcanechesimordelacoda.Inrealtàèunaevoluzione.L’eradelpetroliohaconsentitodisviluppareedottimizzareormaimaturetecnologieperlaconversionedirisorsefossiliincombustibilieprodottichimici.Labioeconomiautilizzatalebagagliotecnologicopersfruttarelerisorserinnovabili(vegetaliedanimali)megliodicomefacevanoinostrilontaniantenati.Infondo,sialerisorserinnovabilicheifossilihannocomuneimprontachimica.Leprimesonocostituitedaiprincipalicompostiorganicinaturali,ecioèpolisaccaridi,proteine,grassielignina.Ifossilisonocostituitidaiderivatideicompostinaturaliaseguitoditrasformazioniavvenutenell’arcodimilionidianniall’internodeigiacimenti.Inlineadiprincipio,risorsevegetali,animaliefossilisonorinnovabili,seppureintempimoltodiversi.
Visonofondatimotiviperlatransizioneallabioeconomia,qualilalimitazionedeldepauperamentodellerisorsefossilielariduzionedellaimmissionedianidridecarbonicainatmosfera,corresponsabiledelsurriscaldamentodelpianeta.Questipromuovonoilconsensopopolareallosviluppodellabioeconomia.Purtroppo,gliobiettividellatransizioneallabioeconomianonsonofacilmenteraggiungibile.Ifossilisonounarisorsadicarbonioorganicoconcentratasiaperlaloronaturachimicacheperladisponibilitàinspaziconfinaticomeigiacimenti.Lerisorserinnovabilisonodistribuitesuvastesuperficiditerrenoecontengonoperlamaggiorparteacqua.Lalorocriticitàprincipaleèrappresentatadaimaggioricostidiconcentrazionedelcarbonioorganicoattraversolaraccoltael’essiccazione.Oltreaciò,sipongonoproblemidinaturamoraleesocio-economicanellosfruttarecolturefinalizzateallaproduzionedienergiaeprodottichimiciesottrarleallaproduzionealimentare.Intalecontesto,irifiutiurbanifannoeccezione.
L'impattoambientaledeirifiutiurbanièaumentatodrammaticamenteinseguitoall’aumentodell’urbanizzazioneedeiconsumidellapopolazione.Lacrescentenecessitàdellosmaltimentoditalirifiutirappresentaperlasocietàunnotevoleonereeconomico.Peraltroverso,tuttavia,l'urbanizzazioneelepratichediraccoltacomunalehannoresoirifiutiurbaniunafontesostenibiledicarbonioorganico,concentratoinspaziconfinati.Facendodinecessitàvirtùsonostatesviluppatepratichediraccoltadifferenziata,tecnologiedirecuperoericiclaggiodivetro,carta,metalli,eprocessidifermentazionedellafrazioneorganicaumidaedeiresiduidigiardinaggioopotaturadiparchipubblici.Iprocessidifermentazioneproduconobiogascontenenteanidridecarbonicaemetano,ecompost.Intalmodo,consentonounaulterioreconcentrazionedicarbonioorganicosenzadispendiodienergia.Ilmetanovieneusatocomebiocombustibile.Ilcompostèunfertilizzante.L’anidridecarbonicaprodottadallafermentazionenoncausaaumentodell’anidridecarbonicaatmosferica,perchéfapartedelciclonaturaledelcarboniorealizzatoattraversolasintesiclorofilliana,lacrescitadellepiante,laproduzionedialimenti,illoroconsumo,laproduzionedirifiutibiodegradabilielalorofermentazione.
Unmodernoimpiantoditrattamentodirifiutiurbanibiodegradabili(frazioneorganicaumidaeresiduidigiardinaggio)èrappresentatodall'impiantodiAceaPineroleseIndustrialesitoaPinerolo(TO).L’impiantoserveunapopolazionedicirca800.000abitanti,distribuitinei47comuniconsorziati(150.000abitanti)einpartedellaprovinciadiTorino.LafotoaereainFigura1mostralequattrosezionidell’impianto.Nellaprima,lafrazioneorganicaumidadeirifiutiurbaniprovenientedallaraccoltadifferenziatavienetrattatain
duebioreattoriperlaproduzionedibiogasedigestato,unmaterialecostituitodallafrazioneorganicanondegradabileneibioreattoricheoperanoincondizionidianaerobiosi.Nellaseconda,vengonotrattateleacquediscaricociviliperprodurrebiogasefanghi.Nellaterza,ildigestatodeireattoridiproduzionedibiogas,miscelatoaresiduidigiardinaggioepotaturadeiparchi,e/oaifanghididepurazionedelleacquecivili,vienecompostato,cioèfermentatoincondizionidiaerobiosi.Nellaquarta,utilizzatacomediscarica,vieneprodottoancorabiogascheèraccoltoinunserbatoiodistoccaggioinsiemealbiogasprodottonellaprimaesecondasezione.Inprospettiva,irifiutiinviatiadiscaricasarannoprogressivamenteridottifinoatotaleeliminazione.L’impiantotrattaattualmentecirca60.000tonnellateall'annodirifiutiurbanibiodegradabiliperprodurre6milionim3dibiogase5.000tonnellatedicompost.Ilbiogasèconvertitoinenergiatermicaedenergiaelettrica,inparteutilizzatoperleesigenzeinterneall’impiantoeinparteperscaldare2500abitazionieprodurreenergiaelettricapercirca5700abitazioni.Ilcompostèvendutoacirca15€pertonnellataperimpiegoinfloricoltura.Perl’impiantodiAcea,cosìcomepertuttigliimpiantiditrattamentodirifiuti,ilcostodeiprodottiottenutidallalavorazionedeirifiutibiodegradabilisuperailricavodivenditadeiprodottisulmercatodell'energiaedell’agricoltura.Ilcostoineccessoècompensatodalprezzodiconferimentooscillantetra70e90€pertonnellatadirifiutiorganici,pagatodaicomunidelconsorzioafrontedelservizioditrattamentorifiutiappaltato.
Figura1.Vistaaereadell’impiantoAceaditrattamentodirifiutiurbanibiodegradabilimediantefermentazione.
Alloscopodimigliorarel’economiadiprocesso,nel2007AceaPinerolesehainiziatoacollaborareconl'UniversitàdiTorinoperstudiarequaliprodotti,diversidabiogasedacompost,avrebberopotutoottenersidairifiutibiodegradabiliurbanievalutarelafattibilitàdipoterintegrareleattualistruttureconnuoviprocessieprodottiamaggiorvaloreaggiunto.Nelcorsodegliultimidiecianni,talecollaborazionehaportatoallosviluppodiunprocessochimicobrevettatodall’UniversitàdiTorinoperiltrattamentodelcompostel’ottenimentodiprodottimultiusonell’industriachimica,inagricolturaezootecnia.LaFigura2mostrailventagliodiapplicazionideiprodottiottenibiliperidrolisichimicadidigestatoecompostderivatidallafermentazioneanaerobicaedaerobicadirifiutiurbanibiodegradabili.LaFigura3riportagliincrementidiproduttivitàdipiantecoltivateinpresenzadiidrolizzatiottenutidadiversirifiutibiodegradabilirispettoallepiantedicontrollocoltivatesenzaaggiuntadiidrolizzatialterreno.Daglistudieffettuati,gliidrolizzati,messiaconfrontoconicompostdacuivengonoottenutioconacidiumiciderivati
daLeonardite,hannodimostratorendimentidiproduzioneagricolanettamentesuperiori.Un’altraproprietàinteressantedegliidrolizzatièlalorolavorabilitàperfabbricarenuoviteliperlapacciamatura,cheassolvonoallemolteplicifunzionidiprotezioneefertilizzazionedelsuoloedellecolture.LaFigura4mostracampioniditeliperpacciamaturacontenentiidrolizzatidirifiutibiodegradabilidioriginidiverse.L’accoppiamentodelleproprietàfertilizzantiedellalavorabilitàinformadifilmoffreinteressantiprospettiveperlacollocazionedegliidrolizzatisulmercatoagricolo.
Figura2.Rifiutiurbanibiodegradabili,prodottidifermentazione,idrolizzati(SBO)eloroapplicazioninell’industriachimica,agricolturaezootecnia.
Figura3.Incrementi(%inpeso)diproduttivitàdipiantecoltivateinpresenzadiidrolizzatidirifiutiurbanibiodegradabili(SBOinFigura2)rispettoallepiantedicontrollonontrattate
Piantecoltivate Idrolizzatiottenutidarifiutibiodegradabilididiversaorigineimpiegatinellacoltivazione
CVDS CVD CV D TP
Pomodoro
Lycopersicon
20 20 20
Pomodoro
MicroTom
46 1 16
Peperone
66
Mais
120
Fagiolo
77-278a
Ravanello
0
Grano
10 9 9
Tabacco
6 0 0
Euphorbia
233 117
Hibiscus
15b 25b
Figura4.Campioniditeliperpacciamaturaottenutidacompositidimaterialiplasticitradizionali(PEAA)eidrolizzatidirifiutibiodegradabilidioriginidiverse(macromoleculelingo-cellulosicheepolisaccaridi).
Gliidrolizzatideirifiutiurbanibiodegradabilinonsonoancoracommerciali.Sarannodisponibiliinlargascalanel2018medianteunimpiantoconpotenzialitàproduttivadicirca2000tonnellate/anno,cheverràinstallatopressolostabilimentodiAcea.L’impianto,cofinanziatodall’UnioneEuropeamedianteilprogettoLIFECABapprovatonell’ambitodelbandoLIFE2016,saràintegratocongliattualiimpiantidifermentazionemostratiinFigura1.Sfruttandounadellemolteproprietàdegliidrolizzatidicompost,iprodottidell’impiantodiidrolisiverrannoutilizzatiprimariamentecomeadditiviaibioreattoripermigliorareilprocessodidigestioneanaerobica(vedisezione1Figura1)eprodurredigestatoconbassotenorediammoniaca,utilizzabileanormadileggeperspandimentosuterrenoagricolo.Secondariamente,laproduzionediidrolizzati,eccedentelaquantitàdestinataadusointernodell’impiantodifermentazioneAcea,verràutilizzataperpromuoverelemoltepliciapplicazionidegliidrolizzatisulmercatoagricolo,zootecnicoechimico.Ilcomplessocostituiràlaprimastrutturanota,cheintegreràprocessibiochimiciechimiciperiltrattamentodirifiutiurbanibiodegradabili.Rappresenteràunapietramiliareperlatrasformazionediunimpiantoditrattamentodirifiutiinbioraffineriaperlaproduzionedibiocombustibilieprodottiperlachimica,l’agricolturaelazootecnia.Daràuncontributorilevanteallosviluppodellabioeconomiadeirifiuti.
