Introduzione alla Prevenzione dell’Inquinamento.Prof. Attilio Citterio

Dipartimento CMIC “Giulio Natta”

https://iscamapweb.chem.polimi.it/citterio/education/course-topics/

School of Industrial and Information Engineering

Course 096125 (095857)

Introduction to Green and Sustainable Chemistry

Attilio Citterio

Inquinamento e Rifiuti.

In UE la Direttiva 2008/98/EC Articolo 3(1)* definisce rifiuto ‘qualsiasi

sostanza o oggetto che il detentore scarta o intende o è richiesto di

smaltire’. Ciò rappresenta potenzialmente un’enorme perdita di risorse sotto

forma sia di materiali che di energia; inoltre, la gestione e lo smaltimento dei rifiuti

può comportare seri impatti ambientali. Le discariche, per esempio, occupano

terreni e possono causare inquinamento dell’aria, dell’acqua e del suolo, mentre

l’incenerimento può provocare emissioni di pericolosi inquinanti atmosferici.

I rifiuti possono causare, se non adeguatamente trattati, inquinamento di:

Aria

Acqua

Suolo

La quantificazione dei rilasci di Composti Tossici da Rifiuti Industriali e Municipali è perciò

indispensabile a delineare le problematiche e le soluzioni che questo ambito comporta.

Il 2 luglio 2014, la Commissione UE ha adottato una proposta legislativa per rivedere il

riciclaggio e altri obiettivi sui rifiuti contenuti nella Waste Framework Directive 2008/98/EC,

nella Landfill Directive 1999//31/EC e nella Packaging Waste Directive 94/62/EC.

http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/;ELX_SESSIONID=JVV0T2HQSj6ykBx8hXhwRzKzpyFgpy49TLLnpCyQ8vZnvyckT2y1!-

1416663925?uri=CELEX:02002R2150-20090420

Attilio Citterio

Gerarchia dei Rifiuti.

La Direttiva europea 2008/98/Ce

del 19 novembre 2008, definisce

una "gerarchia dei rifiuti" che

stabilisce in generale un «ordine di

priorità» di ciò che costituisce «la

migliore opzione ambientale nella

normativa e nella politica dei rifiuti».

In testa alla gerarchia figura la

prevenzione, Segue poi la preparazione

per il riutilizzo, viene poi il riciclaggio,

ossia qualsiasi operazione di recupero,

segue poi il recupero diverso dal

riciclaggio, come il recupero di energia,

e, infine, segue lo smaltimento che

consiste in qualsiasi operazione diversa

dal recupero.

Prevenzione

Preparazione per il ri-uso

Riciclaggio

Altri

recuperi

Smalti-mento

Gerarchia dei Rifiuti

Volume dei rifiuti

Attilio Citterio

Rifiuti Industriali e Municipali.

• Rifiuto industriale è un rifiuto di processo associato alla produzione.

– Questo rifiuto è classificato come pericoloso e non pericoloso, in

dipendenza dalla sua composizione.

– Le normative in merito variano molto tra le nazioni e la UE ha avuto un

ruolo regolatorio importante per unificare le norme in Europa

– L’approccio UE alla gestione dei rifiuti si basa su 3 principi: prevenzione,

riciclaggio/riuso e miglioramento dello smaltimento finale e monitoraggio.

– Ogni anno, le industrie in UE generano e gestiscono 2400 milioni di

tonnellate di rifiuti industriali non pericolosi in discariche mentre 100

milioni di tonnellate (4.0 % del totale) sono classificate come rifiuti

pericolosi. (vedere la tabella della prossima pagina)

– I Rifiuti Municipali in UE costituiscono solo circa il 10 % dei totale dei

rifiuti prodotti. Però, essi hanno un alto profilo politico visto il loro

complesso carattere, legato alla composizione, alla distribuzione tra le

molte fonti di rifiuti e i legami con i modelli di consumo.

Attilio Citterio

Generazione di rifiuti in UE, 2010 (1 000 ton).

Rifiuti da attività economiche e

residenziali Agricoltura,

foreste & pesca

(Sezione A)

Mineraria &

cave (Sezione B)

Produzione

(Sezione C)

Energia

(Sezione D)

Costruzioni &

demolizioni

(Sezione F)

Altre attività

economiche

(Sezioni E e

G - U)

Residenziali

Totaledi cui,

pericolosi

EU-28 2.505.400 101.370 39.440 671.780 275.580 86.040 859.740 354.230 218.590

EU-27 2.502.240 101.300 39.420 671.750 274.950 85.930 859.730 351.870 218.590

Belgio 62.537 4.479 231 1.701 14.543 1.210 18.165 22.008 4.679

Bulgaria 167.203 13.542 618 150.214 3.306 8.032 79 2.557 2.396

Repubblica Ceca 23.758 1.363 114 115 4.202 1.540 9.354 5.099 3.334

Danimarca 20.965 1.784 201 41 1.919 517 3.176 12.676 2.436

Germania 363.545 19.931 256 24.493 48.981 9.087 190.990 53.426 36.312

Estonia 19.000 8.962 110 6.453 3.716 6.534 436 1.320 430

Irlanda 19.808 1.972 101 2.196 3.259 334 1.610 10.578 1.730

Grecia 70.433 292 5 44.793 4.941 11.029 2.086 2.381 5.198

Spagna 137.519 2.991 5.817 31.732 16.480 2.339 37.947 20.006 23.198

Francia 355.081 11.538 1.682 1.053 20.382 993 260.226 41.439 29.307

Croazia 3.158 73 14 29 634 108 8 2.365 0

Italia 158.628 8.543 311 706 35.928 2.660 59.340 27.204 32.479

Cipro 2.373 37 129 382 132 3 1.068 198 461

Latvia 1.498 68 68 1 375 25 22 314 694

Lituania 5.583 110 456 7 2.653 68 357 782 1.261

Lussemburgo 10.440 379 3 18 498 2 8.731 803 385

Ungheria 15.735 541 488 87 3.134 2.718 3.072 3.372 2.865

Malta 1.288 17 3 0 9 1 989 149 138

Olanda 119.255 4.421 3.948 184 14.094 1.156 78.064 12.737 9.072

Austria 34.883 1.473 550 269 2.958 453 9.010 17.019 4.623

Polonia 159.458 1.492 1.543 61.547 28.618 20.291 20.818 17.751 8.890

Portogallo 38.347 1.625 193 1.206 9.766 456 11.071 10.193 5.464

Romania 219.310 666 18.353 177.404 7.862 5.888 238 3.438 6.127

Slovenia 5.159 120 141 12 1.517 558 1.509 694 728

Slovacchia 9.384 415 526 166 2.669 878 1.786 1.641 1.719

Finlandia 104.337 2.559 2.772 54.851 15.211 1.445 24.645 3.732 1.681

Svezia 117.645 2.528 309 89.026 7.823 1.479 9.381 5.589 4.038

Inghilterra 259.068 9.447 494 23.092 19.970 6.239 105.560 74.764 28.949

Liechtenstein 312 8 0 12 32 0 0 268 0

Norvegia 9.433 1.763 195 366 2.687 28 1.543 2.385 2.229

FYR di Macedonia 2.328 150 0 855 1.017 4 0 0 451

Serbia 33.623 11.145 0 26.458 1.146 6.019 0 0 0

Turchia 783.423 0 0 723.791 11.406 18.578 0 60 29.587

Fonte: Eurostat (online data code: env_wasgen)

Attilio Citterio

Generazione di rifiuti, con l’esclusione dei

maggiori rifiuti minerali, EU-27, 2004–10.

(1) Fonte: Eurostat (online data code: env_wasgen)

Agricoltura,foreste e pesca

Estrazione diminerali

Produzione Energia Reflui idrici Costruzioni Altri settori Casalinghi

2004 78,3 10,4 269,2 91,7 126,7 39,0 131,7 205,0

2006 72,7 7,1 248,4 99,5 129,8 45,2 142,0 210,9

2008 46,3 10,3 240,5 88,7 148,7 43,6 125,4 212,0

2010(¹) 39,1 8,0 215,8 83,4 183,1 54,8 130,4 212,1

0

50

100

150

200

250

300

2004 2006 2008 2010(¹)

Attilio Citterio

Trattamento dei Rifiuti in EU, 2010.

TotaleRecupero

Energetico

Incenerimento senza

recupero energetico

Recupero diverso dal

recupero energetico

Smaltimento diverso

dall’incenerimento

EU-28 2.338.730 89.650 42.280 1.145.110 1.061.680

EU-27 2.336.140 89.530 42.260 1.144.710 1.059.640

Belgio 30.358 4.797 1.975 20.414 3.172

Bulgaria 159.852 144 2 1.819 157.886

Repubblica Ceca 18.247 767 55 13.220 4.204

Danimarca 11.343 2.749 0 6.767 1.828

Germania 349.564 28.423 12.646 241.563 66.932

Estonia 17.953 336 0 5.956 11.661

Irlanda 9.421 168 43 3.356 5.854

Grecia 70.390 126 21 11.722 58.520

Spagna 132.688 2.523 412 80.289 49.464

Francia 336.021 14.241 7.809 200.677 113.294

Croazia 2.585 110 24 403 2.048

Italia 127.156 2.373 6.092 93.037 25.655

Cipro 2.371 7 7 1.381 976

Latvia 1.006 63 0 312 630

Lituania 4.546 111 2 1.062 3.371

Lussemburgo 12.546 32 124 6.286 6.105

Ungheria 13.424 859 82 5.125 7.357

Malta 1.202 0 7 129 1.065

Olanda 113.640 5.835 3.552 57.563 46.691

Austria 29.751 1.364 1.649 14.982 11.756

Polonia 146.580 3.804 369 109.695 32.712

Portogallo 20.115 2.343 419 7.583 9.771

Romania 212.858 1.507 75 16.561 194.716

Slovenia 5.638 282 35 3.885 1.436

Slovacchia 7.692 255 66 3.559 3.812

Finlandia 105.630 9.847 389 31.999 63.395

Svezia 110.476 6.261 87 16.587 87.541

Inghilterra 285.674 316 6.343 189.183 89.832

Norvegia 6.292 1.280 276 2.566 2.170

FYR di Macedonia 2.106 0 1 331 1.775

Serbia 33.059 26 1 565 32.466

Turchia 777.471 126 27 197.216 580.102

Fonte: Eurostat (online data code:,

Attilio Citterio

Inquinamento dell’Aria.

L’inquinamento dell’aria è dovuto al rilascio di composti volatili da diverse

fonti e comporta molti effetti rilevanti sull’ambiente e sull’uomo:

Effetto serra

Riduzione stato dell’ozono

Acidificazione

Formazione di smog

Eutrofizzazione

Salute umana

Salute ecosistema

TIPI DI INQUINANTI ATMOSFERICI

1. Inquinanti Primari: emessi direttamente in atmosfera

2. Inquinanti Secondari: gli inquinanti primari reagiscono nell’aria a formare nuovi composti

Attilio Citterio

Fonti di Composti Tossici nell’Aria.

Emissioni abituali da

Sorgenti Stazionarie

Rilasci Accidentali Incendi

Sorgenti Mobili

Ogni anno, milioni

di tonnellate di

inquinanti tossici

sono rilasciati

nell’atmosfera sia

da fonti naturali

che provocate

dall’uomo

Fonti industriali; 26

Altre Fonti;

24

Fonti mobili;

50

Attilio Citterio

Composti Chimici nelle Emissioni.

• Principali inquinanti (gassosi)

CO

NH3

VOC (non metallici)

NOx

SOx

• Metalli pesanti

As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn

• POP (inquinanti organici persistenti)

PAH, benzo(a), benzo(b) …

• PM (materiali particolati)

PM10, PM2.5, TSP

Attilio Citterio

Criteri per gli Inquinanti Atmosferici.

L’EPA usa sei "criteri inquinanti" come indicatori della qualità

dell’aria:

• Biossido di Azoto: NO2

– Gas bruno irritante del sistema respiratorio originato dalla combustione di composti

azotati (e di N2 dell’aria) -- NOx somma di NO, NO2, e altri ossidi di N

• Ozono: O3 a livello suolo (bassi strati dell’atmosfera) – Costituente primario dello smog urbano (reazione VOC+ NOx +calore +luce solare)

• Monossido di Carbonio : CO– prodotto di combustioni incomplete, riduce la capacità di trasporto di O2 del sangue

• Piombo: Pb– tossico per fegato, reni, organi produttori del sangue (il (C2H5)4Pb nella benzina è

vietato ma il Particolato (PM10-2.5) al Pb è ancora presente

• Biossido di Zolfo: SO2

Formato nella combustione di materiali contenti S (carbone, petrolio) e in fonderia,

è il precursore, assieme agli NOx, delle piogge acide.

Attilio Citterio

Classificazione delle Emissioni

http://www.eea.europa.eu/publications/EMEPCORINAIR4.

S. settori Descrizione

1 Settore Energia da Combustione, servizi, raffinerie

2 Piccole fonti di Combustione (residenziali)

3 Combustione nell'industria

4 Emissioni di Processo (industria)

5 Miniera e estrazione di combustibili fossili

6 Uso di Solventi, uso di prodotti

7 Trasporti stradali

71 Benzine per trasporti su strada

72 Diesel per trasporti su strada

73 Diesel per trasporti su strada

741) Diesel per trasporti su strada-emesso (volatilizzazione)

752) Trasporti su strada non emessi (pneumatici, rotture, usura stradale)

8 Trasporti non su strada

9 Trattamenti scarti

10 Agricoltura

1) Rilevante per emissioni NMVOC

2) Rilevanti per emissioni PM

“SNAP” Nomenclatura Scelta per fonti

di inquinamento dell'Aria

http://www.airnow.gov

0-50 Buono

51-100 Moderato

101-150 Insalubre per

gruppi sensibili

151-200 Insalubre

201-300 Molto Insalubre

300-500 Pericoloso

Attilio Citterio

Andamenti delle Emissioni di NOx, VOC, SO2

e PM10 (1940-1998 US).

Fonte: Latest Findings on National Air Quality:

1999 Status and Trends EPA EPA-454/F-00-002

Confronto emissioni 1970 vs.1999

0

20

40

60

80

100

120

140

CO Nox VOC SO2 PM10

Million tons

1970

1999

0

50

100

150

200

250

1

Attilio Citterio

Fonti Energetiche Usate dall’uomo –

Andamento Storico.

1850 1900 1950 2000

Gas

Petrolio

Nucleare

Carbone

Legno

0

20

40

60

80

100

Anno

Attilio Citterio

Andamento delle Aree Forestali.

Variazione nelle aree

forestali tra il 1990 e il

2000 e tra il 2000 e il

2010 (Milioni di ettari per

anno)

Fonte: ONU report 2011

-4,1

-0,8

0,8

-0,3 0,0

-4,2

-3,4

2,2

0,7 0,0

-0,7

-4,0

-5,0

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

Africa Asia Europa

AmericaNord e

Centrale OceaniaSud

America

Guadagno netto Perdita netta

1990-2000 2000-2010 1990-2000 2000-2010

Attilio Citterio

Distribuzione della Popolazione e del GNP

nel Mondo (2011).

Attilio Citterio

Consumi Energetici pro Capite per Regione (2010).

0

50

100

150

200

250

300

350

Mondo Africa Asia ePacifico

Europa eCentroAsia

AmericaLatina

NordAmerica

Est Asia

consumo energetico pro capite (Gj) consumo totale di energia (Pj)

Attilio Citterio

Emissioni Pro Capite di CO2 per Nazione (2012).

www.worldenergyoutlook.org/energyclimatemap

Figura 1.1 – Emissioni di CO2 connessi all’energia per paese

Figura 1.4 – Emissioni di CO2 connessi all’energia e intensità di CO2 in

alcune regioni.

Attilio Citterio

Andamenti della Riduzione di Emissioni di

Veicoli Pesanti in EU dal 1980 al 2010.

Attilio Citterio

Possibili Tecniche di Pulizia dell'Aria

Contaminata con VOC.

Purificazione di Aria Inquinata

Ossidazione Assorbimento Lavaggio Condensazione

Termici Catalitici Processo a

Letto-Fisso

Processo a

Letto-Fluidiz.

Condensazione

diretta

condensazione

indiretta

Desorbim.

Vapore

Desorbim.

gas inerte

Processi a cicli di

temperatura/pressione

Attilio Citterio

Inquinamento dell'Acqua.

Quasi tutte le attività umane possono/hanno impatto negativo sull'acqua.

La qualità dell'acqua è influenzata sia da fonti puntiformi dirette che da

inquinamento diffuso derivanti da popolazione urbana e rurale, emissioni

industriali e allevamenti. La fonte principale di inquinamento diffuso è

l'allevamento mentre le fonti puntiformi più rilevanti sono il trattamento

dei reflui e le discariche industriali. Per l'agricoltura, gli inquinanti chiave

sono l'alimentazione, i pesticidi, i sedimenti e i microbi fecali.

Le sostanze che consumano ossigeno e i composti chimici pericolosi

sono per lo più associati a fonti puntiformi di scarti.

In base agli attuali standard di qualità dell'acqua, più del 70 % dei fiumi e

estuari e 60 % dei laghi soddisfano gli obiettivi imposti dalle leggi.

• Alcuni dei rischi associati all'inquinamento delle acque includono:

– Emissioni di inquinanti da terreni agricoli

– Reflui liquidi dalle città

– Discariche non gestite correttamente

Attilio Citterio

Fonti di Inquinamento Puntiformi e Non Puntiformi.

FONTI PUNTIFORMI

• Scarichi idrici, sia municipali che

industriali

• Dilavamento e percolato da siti di

discariche

• Dilavamento ed infiltrazioni da recinti

e stalle di animali

• Dilavamento da miniere, campi

petroliferi, e siti industriali non

infrastrutturati

• Alluvioni in città ad alta popolazione

(> 100 000)

• Dilavamenti da grandi siti costruiti

• Straripamenti da fogne e scarichi

idrici

FONTI NONPUNTIFORMI

• Dilavamento da agricoltura inclusi i

rilasci da campi irrigati

• Dilavamento da pascolo e recinti

• Dilavamento urbano da aree sia

infrastrutturate che non (>100 000 p)

• Percolato infetto e dilavamento da

fosse biologiche

• Dilavamento da piccoli siti di

costruzioni

• Dilavamento da miniere abbandonate

• Deposizione atmosferica su acque

superficiali

• Attività sul terreni che generano

contaminanti.

Attilio Citterio

Qualità dell’Acqua Balneabile in EU (2013).

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/bathing-

water-directive-status-of-bathing-water-6

Attilio Citterio

Disaccoppiamento delle Emissioni TOC in acqua (EU)

dal valore aggiunto lordo nell’industria chimica (2012).

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/member-states-reporting-art-7-under-the-european-pollutant-release-and-transfer-register-

e-prtr-regulation-7

Attilio Citterio

Tecniche Possibili per la Pulizia di Acque

Contaminate con Solventi.

La scelta di processi che portano al possibile recupero di solventi da

soluzioni diluite sono:

decantazione

estrazione con solvente

separazione con membrane

assorbimento

strippaggio con aria

Strippaggio con vapore

Sistema di strippaggio con

vapore per la pulizia di reflui.

Condensatore

Lavaggio

Vapore

Scambiatore

di calore

Alim.37.8°C

43.3°C

92.8°C

100°C

Attilio Citterio

Inquinamento da Rifiuti Solidi (Industriali e

Municipali).

Rifiuto solido è definito nella EU dalla Direttiva 2008/98/EC Articolo 3(1)*

e classificato secondo il codice di classificazione dei rifiuti, anche noto

come codice EWC (European Waste Catalogue).

• Rifiuto Solido Industriale

• È il rifiuto di processo associato

alla produzione a tutti i livelli.

• Rifiuto Solido Municipale

• include rifiuti quali beni durevoli, beni

non durevoli, contenitori e imballaggi,

scarti di cibo, abbigliamento dismesso,

rifiuti misti inorganici da fonti residenziali,

commerciali, istituzionali e industriali.

*http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32008L0098

Attilio Citterio

Regolamento E-PRTR, Norma 21.

Rifiuto non-

pericoloso

(nel paese o

fuori confine)

Rifiuto

pericoloso (nel

paese)

Rifiuto

pericoloso (fuori

confine)

Identificazione

della struttura

Impianto trattamento

dei reflui fuori sede

aria

acqua

terra

Struttura

EU - Guidance Document for the implementation

of the European PRTR, 2006

E-PRTR = The European Pollutant Release and Transfer Register

Attilio Citterio

Visione d’insieme delle Schede di Notifica per

le Strutture che Ricadono sotto l’E-PRTR.

Rilascio Quant.1 M/C/E3 Metodo usato

in aria kg/anno X X

in acqua kg/anno X X

nel suolo kg/anno X X

Trasferimento

fuori sede di:

Quant. M/C/E3 Metodo

Usato4)

Nome e

indirizzo del

recuperatore/

smaltitore

Indirizzo sito

ricevente

il

trasferimento

Inquinanti nei reflur5 kg/anno X x

Rifiuto da smaltire (D) t/anno x x

non-pericoloso da recuperare(R) t/anno x x

Rifiuto pericoloso da smaltire (D) t/anno x x

nel paese da recuperare(R) t/anno x x

Rifiuto pericoloso da smaltire (D) t/anno x x x x

Fuori confine da recuperare(R) t/anno x x x x

1) Le quantità sono i totali dei rilasci da tutte le attività deliberate, accidentali, abituali e non-abituali nei siti della struttura o di

trasferimento fuori sede. 2) La quantità totale di ogni inquinante che supera la soglia specificata nell’Allegato II; in aggiunta,

si devono riportare separatamente ogni dato che si riferisce a rilasci accidentali comunque disponibili. 3) si deve

indicare se le informazioni riportate si basano su misure (M), calcoli (C) o stime (E). Cap. 1.1.11 della guida. 4) Se i dati sono

misurati o calcolati, si deve indicare il metodo di misura e/o il metodo di calcolo. Per altre sotto-divisioni della colonna si veda

il cap. 1.1.11.5. 5) trasferimento fuori confine di ogni inquinante destinato al trattamento reflui che supera le soglie dell’All II.

Attilio Citterio

Tipi di Rifiuti Casalinghi.

0%

40%

10%

30%

20%

Meta

lli

Org

anic

i

Pla

stic

he

Vestiti

Pro

dotti

Chim

ici

Carta

e

Carto

ne

Vetro

Il grafico ripartisce i tipi di materiali che vanno a

finire nella spazzatura! (fonte: Waste Watch 2010 - UE)

% d

i Rifiu

ti Dom

estic

i

Attilio Citterio

Andamenti in EU dei Rifiuti Solidi.

Gestione municipale e industriale: da raccolta semplice a fasi complesse

di post-raccolta (selezione, riciclo, smaltimento).

• Richiede investimenti, abilità gestionali e tecnologia

• La tendenza è per l’integrazione verticale (cioè raccolta > incenerimento)

e integrazione orizzontale (cioè gestione di rifiuti municipali e industriali)

• Settore Privato

• Da piccoli appaltatori a grandi compagnie integrate

• Tendenza verso la concentrazione nella maggior parte del mercato

• Settore Pubblico

• Spesso organizzato in strutture aziendali;

talvolta prevedono acquisizione o fusioni

con altre municipalità

• Alcune re-municipalizzazioni.

CIRIEC WP11/07

20%

6%

40%

19%

15%

Glass

Metals

Paper andboard

Plastics

Wood

Attilio Citterio

Prestazioni degli Stati Membri UE nel

Riciclaggio degli Imballaggi (%, Dati 2011).

Fonte: Eurostat.http://epp.eurostat.ec.europa.eu/statistics_explained/index.php/Packaging_waste_statistics

Attilio Citterio

Aspetti della Raccolta Differenziata della

Plastica (Italia 2010).

Totale raccolta pro capite 2010:

Nord Italia 14.5 kg

Centro Italia 8.3 kg

Sud Italia 6.3 kg

Aumento della raccolta rispetto al 2009: 4%

Complessivamente nel 2010 in Italia sono state raccolte 615.000 t di

imballaggi di plastica (210 kt da MULTI e 404 kt da MONO), pari a

7 volte il volume della Grande Piramide d’Egitto.

PET

HDPE

Film

Plastiche miste

Fonte: COREPLA

Attilio Citterio

Aspetti del Recupero delle Plastiche

(Europa 2014).

Nel 2014 il riciclo delle plastiche e il recupero energetico ha

raggiunto il 69.2%.

Nel 2014, 25.8 milloni di tonnellate di scarti di plastiche post-consumo sono finiti

nel circuito dei reflui. Il 69.2% è stato recuperato mediante processi di riciclo e

recupero energetico mentre il 30.8% è ancora mandato in discarica.

Reciclo; 29,7

Recupero energetico

; 39,5

Discarica; 30,8

25.8 mt di

scarti di plastic

post-consumo

Plastics – the Facts 2015 – Plastic Europe

Attilio Citterio

Origine e Evoluzione dei Prodotti Farmaceutici

e Personali (PPCP) nell’Ambiente.

http://www.epa.gov/ppcp/

Attilio Citterio

0

2

4

6

8

10

12

14

kg

/pers

on

a/a

nn

o

Consumo di Detergenti per Persona in

Diciotto Nazioni Europee (2000-2010).

Attilio Citterio

Farmaci e Prodotti per la Cura Personale

(PPCP) nelle Acque Reflue.

La diffusa presenza di farmaci e di prodotti per la cura personale (PPCP) nelle

acque superficiali e nelle acque sorgive ha portato alla necessità di capire

meglio la loro trattabilità ed efficienza di rimozione nei processi di trattamento.

Recentemente si è proposto un possibile schema di trattamento.*

S. Zhang et al. Water Research, 2016, 105, 85-96.

Rimozione

PPCP

Pre-

ozonizzazione

(2 mg/L)

Pre-

ozonizzazione

(2 mg/L)

Flottazione

con aria

disciolta

Flottazione

con aria

disciolta

Flottazione

con aria

disciolta

Flottazione

con aria

disciolta

Ozonizzazione

Intermedia

(2 mg/L)

Clorurazione

Intermedia

(4.2 mg/L)

Clorurazione

Intermedia

(2.6 mg/L)

Flottazione

con aria

disciolta

Filtrazione

a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

Filtrazione

a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

Filtrazione

a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

Clorurazione

Intermedia

(2.6 mg/L)

Filtrazione

a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

Filtrazione

a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

Filtrazione

a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

GAC Vergine

(EBCT: 6 min)

GAC Vergine

(EBCT: 6 min)

UV/H2O2

(700 mJ/cm2)

(15 mg H2O2/L)

UV/H2O2

(700 mJ/cm2)

(15 mg H2O2/L)

UV/H2O2

(700 mJ/cm2)

(15 mg H2O2/L)

Pre-ozoniz-

zazione/H2O2

(2.5 mg O3/L

0.5 mg H2O2/L)

Rimozione >90%

Per 12 Composti

Rimozione >90%

Per 11 Composti

Rimozione >90%

Per 13 Composti

Rimozione >90%

Per 12 Composti

UV/H2O2

(700 mJ/cm2)

(15 mg H2O2/L)

Rimozione >90%

Per 12 Composti

Rimozione >90%

Per 12 Composti

Attilio Citterio

Integrazione nella Raccolta Differenziata -

Dalla Produzione Industriale al Re-impiego.

Terra e

biosfera

Estrazione di

Materie prime

Produzione

primaria

Materiali

Ingegnerizzati

e di Specialità

Produzione e

montaggio

Uso e

assistenza

Raccolta

trattamento

Discarica

Riciclo

Rifabbricazione

Ri-uso

Circuito

aperto

Ricupero

Rifiuti

Attilio Citterio

Storia del Trattamento dei Rifiuti.

Processo

Materie prime

Energia

Prodotti

Scarti all’ambiente

(a) Pratiche industriali passate

(b) Recenti pratiche industriali

Processo

Materie prime

Energia

prodotti

Trattamento

Scarti residui all’ambiente

(c) Attuali pratiche di prevenzione inquinamento

Processo

Materie prime

Energia

prodotti

Riciclo,

riuso,

Rivalut.Trattamento

Scarti all’ambiente

scartiresidui

ricicliProdotti secondari

(d) Ideali future pratiche industriali

Processo

Materie prime

Energia

prodotti

Riciclo,

Riuso,

Rival.Trattamento

Riciclo, riuso,Rival.

Residuiresidui

RicicliProdotti

secondariRicicli

1950-1970• Diluizione

1970-1990• Trattamento

1990-2010

• Prevenzione /Produzione Pulita

Attilio Citterio

Gestione Integrata dei Rifiuti.

Materia prima

Lavorazionee

produzioneProdotti

Solidi e rifiuti pericolosi generati nel corso del processo di

produzione

Rifiuti generati domestici e da

attività

Scarticibo/tessuti

RifiutiPericolosi

Rifiuti misti rimanentiPlastica Vetro Metalli Carta

A produttori per il riuso o

per il ricicloCompost Gestione rifiuti

pericolosiDiscarica Incenerimento

Fertilizzante

Attilio Citterio

Incenerimento di Rifiuti Organici.

Electricity

Smokestack

Furnace

Boiler

Waste

pit

Ash for treatment,

disposal in landfill, or

use as landfill cover

Attilio Citterio

Incenerimento: da Rifiuti a Energia.

Vantaggi Svantaggi

Produce energia Produce un

rifiuto pericoloso

Concentra

sostanze

pericolose in

scorie da smaltire

La vendita di

energia riduce

i costi

Incoraggia la

produzione di rifiuti

Riduce il volume

Della spazzatura

Costosi da costruire

Attilio Citterio

Discarica Sanitaria.

When landfill is full, layers of

soil and clay seal in trashTopsoil

SandElectricity

generator

buildingClay

Garbage

Methane

storage and

compressor

building Leachate

treatment system

Probes to

detect

methane

leaks

Pipes collect explosive methane for use as fuel to generate electricity

Methane gas recovery well

Leachate storage tank

Compacted solid waste

Garbage Leachate pipes Leachate pumped

up to storage tank for safe disposal

Groundwater

monitoring

well

Synthetic liner

Leachate

monitoring

well

SandGroundwater

ClayClay and plastic lining to

prevent leaks; pipes collect

leachate from bottom of landfillSubsoil

Sand

Attilio Citterio

Rifiuti in Discariche.

Vantaggi Svantaggi

Rilascio di gas serra

(metano e CO2) a

meno che non

vengano raccolti.

Può trattare

grosse quantità di

rifiuti

Il terreno riempito

si può usare per

altri scopi

Approccio a valle che

incoraggia la

produzione di scarti

Nessuna carenza

di spazio di

discarica in molte

aree.

Eventuali perdite

possono contaminare

le falde acquifere

Bassi costi

operativi

Rumori, traffico

e polveri

Attilio Citterio

Gestione dei Rifiuti (Bioconversione).

Reattore di

aerazioneSecondari

100% BODPrimari

AD

30% BOD

70%BOD

CO2 (30% BOD)

35% BOD

5% BOD

ritorno biomassa

40%BOD

BOD = Biochemical Oxygen Demand

AD = Anaerobic Digestion

Attilio Citterio

Fito-risanamento.

Contaminanti radioattivi

Contaminanti organici

contaminantimetallo-inorganici

Pioppo felce

Girasole Salice

Senape

indiana

discarica Sversam.petrolio

Acque inquinate

Uscita acqua decontaminataSuolo

Liciato inquinato Suolo

Acqua di falda Falda acquifera

Rizofiltrazione Le radici di piante quali girasoli con radici with Immerse in stagni o in Serre possono assorbire inquinanti quali Sr-90, Cs-137 radioattivi e vari composti chimici organici.

Fitostabilizzazione Piante quali i salici e pioppi possono assorbire composti chimici e trattenerli impedendone la diffusione nelle falde o nelle acque superficiali.

FitodegradazionePiante quali i pioppi possono assorbire composti organici tossici e trasformarli in composti meno pericolosi che stoccano o rilasciano lentamente nell'aria.

Fitoestrazione Le radici di piante quali la senape indiana e le felci possono assorbire metalli quali piombo, arsenico e altri immagazzinandoli nelle loro foglie. Le piante si possono poi riciclare o tagliare e bruciare.

Attilio Citterio

Universo dei Prodotti Chimici nell’Ambiente.

Spettro di classi chimiche, strutture e conformazioni

CAMPIONE

acqua, aria, estratto

Inquinanti antropogenici

Composti chimici Naturali

Fonti: Industria, agricoltura, casalinghi, PPCP

“Non tutto quello che si può misurare conta, e non ogni cosa che conta si

può misurare.“

(affermazione attribuita ad Albert Einstein)

Attilio Citterio

Limitazioni e Complessità delle Analisi

Chimiche Ambientali.

TIC = tentatively

Identified compound

C.G. Daughton

U.S. EPA July 2002

Attilio Citterio

Storia della Gestione dei Rifiuti.

• Diluizione: Si basa sulla capacità di assimilazione dei sistemi naturali

Troppi rifiuti in certe aree industrialmente concentrate superano

facilmente le capacità assimilative dell’ambiente.

• Trattamento: Gestione dei rifiuti dopo che si sono generati:

Il trattamento normalmente fa cambiare la forma dell’inquinante e

il mezzo inquinato.

L’aumento delle norme legislative in campo ambientale impone

un'efficienza superiore dei trattamenti – può non essere possibile

rispettare le imposizioni con il solo trattamento.

I costi di trattamento stanno crescendo – In US e EU si è speso

per trattamenti nel 2002, rispettivamente, 100 e 30 miliardi di $.

L’inquinamento sta diventando più complesso e persistente.

Attilio Citterio

Prevenzione dell’Inquinamento:

Definizione e Strategie.

Il Programma Ambientale delle Nazione Unite (UNEP)) definisce “produzioni più

pulite” ufficialmente nel 1989 come:

“… l’applicazione continua di una strategia integrata preventiva

ambientale rivolta a processi, prodotti, e servizi per aumentare

l’eco-efficienza e per ridurre i rischi per l’uomo e per

l’ambiente.”

La Strategia “Europe 2020” stabilisce i seguenti Obiettivi Prioritari:

1: Proteggere, conservare e migliorare il capitale naturale dell’Unione.

2: Promuovere la crescita sostenibile sviluppando un’economia più competitiva

a basso-carbonio che fa uso efficiente e sostenibile delle risorse.

3: Salvaguardare i cittadini dell’Unione dalle pressioni legate all’ambiente e dai

rischi per la salute e il benessere.

4: Massimizzare i benefici della legislazione sull’ambiente dell’Unione

migliorando la legislazione ambientale.

Attilio Citterio

Definizione di Prevenzione dell’Inquinamento.

• L’EPA definisce Prevenzione dell’Inquinamento (PP) come " riduzione alla fonte," e altre pratiche che riducono o eliminano la creazione di inquinanti attraverso;

L’aumento dell’efficienza nell’uso di materie prime, energia, acqua, o altre risorse, o

La protezione delle risorse naturali tramite conservazione.

• Il Pollution Prevention Act (USA) definisce "riduzione alla fonte" come qualsiasi pratica che:

riduce la quantità di qualsiasi sostanza pericolosa, inquinante, o contaminante che entra in qualsiasi corrente di rifiuto o in altro modo rilasciato nell’ambiente (incluse le emissioni fuggitive) prima del riciclaggio, trattamento, o smaltimento in discarica;

riduce il pericolo per la salute pubblica e l’ambiente associato al rilascio di tale sostanze, inquinanti, o contaminanti.

Attilio Citterio

Sinonimi di Prevenzione dell’Inquinamento

(PP) e Prestazioni Tecnologiche.

• Produzione più Pulita (Cleaner Production - CP)

• Minimizzazione dei Rifiuti

• Riduzione della Fonte

• Eco-efficienza

investimento in R&D{Riprogettare

Ripensare

Incrementale

{basso

ritorno

tempo

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento.

Eco-efficienza:

• Fornitura di beni e servizi a prezzi competitivi che soddisfa i bisogni

umani e migliora lo stile di vita, mentre riduce progressivamente

l’impatto ecologico e l’uso di risorse tramite il ciclo di vita, ad un livello

almeno in linea con la capacità stimata della terra di sostenerla.

“fare di più con meno”

Produzione più pulita (CP):

• Applicazione continua di una strategia integrata preventiva

ambientale estesa a processi, prodotti e servizi. Comprende:

1. L’uso più efficiente delle risorse naturali e conseguentemente la

minimizzazione degli scarti e dell’inquinamento come pure dei rischi per

la salute e la sicurezza umana.

2. Affrontare i problemi di inquinamento alla fonte piuttosto che al termine

del processo di produzione, cioè evitare l’approccio di “fine linea”.

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (2).

Sette componenti dell’Eco-efficienza:

1. Ridurre l’intensità materiale di beni e servizi

2. Ridurre l’intensità energetica di beni e servizi

3. Ridurre le dispersioni tossiche

4. Aumentare la riciclabilità dei materiali

5. Massimizzare l’uso sostenibile di risorse rinnovabili

6. Estendere la durabilità del prodotto

7. Aumentare l’intensità di servizio di beni e servizi

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (3).

La produzione più pulita («cleaner production» - CP) include:

Per processi:

conservazione delle materie prime e dell’energia, eliminazione dell’uso di materie prime tossiche e riduzione della quantità e tossicità di tutte le emissioni e dei rifiuti.

Per prodotti:

riduzione degli effetti negativi del prodotto nel corso del suo ciclo di vita, dall’estrazione delle materie prime fino al definitivo smaltimento del prodotto (approccio “dalla culla alla tomba” -“cradle to grave”).

Per servizi:

Incorporare le problematiche ambientali nella progettazione e fornitura di servizi.

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (4).

Gli “Strumenti" per l’eco-efficienza e la produzione più pulita includono:

1. Valutazione (Analisi) del Ciclo di Vita (LCA)

2. Progettazione per l’ambiente (DfE)

3. Sistemi di gestione ambientale (EMS)

4. Audit ambientale

5. Valutazione ambientale

6. Appalti basati su prestazioni

7. Marchi ambientali

8. Rapporti ambientali pubblici

9. Ecologia industriale (IE)

10. Tasse ambientali

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (5).

Valutazione del Ciclo di Vita (LCA):

• La valutazione del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment - LCA) misura (e così

fornisce l’opportunità per confronti) gli impatti ambientali relativi di prodotti o

servizi.

• La maggior parte delle misure LCA si eseguono sommando le "unità di

energia consumate" nell’estrazione delle materie prime, nel trasporto,

produzione, distribuzione e smaltimento finale di un prodotto o servizio. Si

eseguono poi ulteriori sommatorie delle emissioni in aria, suolo o acqua

conseguenti alla creazione e smaltimento del prodotto o servizio,

quantificandone quindi gli impatti.

Progettazione per l’ambiente:

• La progettazione per l’ambiente (Design for the Environment - DfE) o “eco-

progettazione” ("eco-design") esamina l’intero ciclo di vita di un prodotto e

propone modifiche su come il prodotto è progettato per minimizzarne l'impatto

ambientale nel corso della sua vita.

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (6).

Sistemi di Gestione Ambientale (Environmental Management Systems EMS):

• Un approccio strutturato alla pianificazione e miglioramento delle misure di

protezione ambientale che consentono alle organizzazioni di misurare le loro

prestazioni ambientali, e quindi di valutare regolarmente le loro prestazioni e

miglioramenti.

• Per sviluppare un EMS, un'organizzazione deve valutare i suoi impatti

ambientali, proporre obiettivi per ridurli e pianificare come pervenire ai

risultati.

Audit ambientali:

• Identificazione di tutti gli impatti ambientali prodotti da una azienda in modo

che si possano valutare e introdurre modifiche a processi e pratiche.

• Una volta effettuato l’audit, un’azienda sarà in grado di realizzare una

produzione più pulita e introdurre miglioramenti nell’eco-efficienza in base ai

risultati/suggerimenti dell’audit.

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (7).

Valutazione ambientale:

• Acquisire le informazioni richieste da una

organizzazione per comprendere lo spettro

complessivo dei suoi costi ambientali e

integrare tali costi nelle fasi deliberative.

Appalti basati su prestazioni (Performance Based Contracting - PBC):

• Una tecnica utilizzata nell’industria energetica, ma che ha grande potenziale di

applicazione in molte parti delle attività commerciali. Sotto la PBC, un contraente di

terza parte si assume la responsabilità per la gestione di una specifica parte

dell’attività. Il contraente si assume il rischio per la gestione di quella parte dell’attività

ma ha anche dei ritorni finanziari dal renderla più efficiente (condivisione dei guadagni)

• Nell’industria energetica gli appaltanti PBC fanno proposte alle aziende per migliorare

l’efficienza energetica in un dato tempo, senza costi per l’azienda. I risparmi realizzati

dai miglioramenti nell’efficienza energetica si usano per pagare il contraente e in parte

ritornano all’azienda. E’ chiaro che si può usare questo approccio per molti aspetti

degli ingressi / uscite di una azienda — acqua, trasporti, rifiuti, prodotti chimici ecc..

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (8).

Marchi ambientali ('eco-labeling'):

• Apporre delle etichette ai prodotti di consumo che hanno benefici ambientali,

o come minimo un minor impatto delle loro alternative di mercato. I marchi

ambientali assistono i consumatori, sia organizzazioni che individui, a fare

scelte di prodotto responsabili, informandoli degli impatti ambientali dei

prodotti e fornendo strumenti standardizzati di confronto di prodotti.

Stesura di un Rapporto ambientale pubblico:

• Un processo in cui le organizzazioni, inclusi i governi, possono esaminare le

loro prestazioni ambientali su uno specifico periodo e diffondere tale

informazione ad un ampio pubblico. I risultati sono pubblicati, sia come

documento a se stante che come parte di altre pubblicazioni, come una

relazione annuale. L’inclusione di una verifica indipendente può aiutare a

stabilire la credibilità di tali documenti.

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (9).

Ecologia Industriale (IE):

• Collocazione di industrie simbiotiche o complementari nella stessa area. In

questo modo, attraverso un’attenta pianificazione dell’uso dei terreni e la

progettazione di singoli impianti, si può dire che la produzione più pulita (CP)

sia incorporata all’inizio dell’attività industriale, piuttosto che aggiunta dopo.

• Questo tipo di sviluppo, noto come parchi eco-industriali, può facilitare il

riciclo di tutto quanto esce da un industria verso altre industrie, anziché

trattare tali prodotti semplicemente come rifiuti e mandarli in discarica.

L’operazione di riciclo riduce gli scarti e aumenta i profitti, non solo per chi ha

generato lo scarto ma anche per il compratore.

• Questi progetti riducono anche i costi e gli effetti ambientali dei trasporti.

Qualsiasi miglioramento nella pianificazione territoriale che riduce la

necessità di trasporto di materiali comporterà una riduzione dell’inquinamento

delle aree metropolitane.

Attilio Citterio

Terminologia della Prevenzione

dell’Inquinamento (10).

Tasse ambientali:

• Le Tasse Ambientali sono un mezzo per incoraggiare l’usoottimale delle risorse, l’equità e la minimizzazionedell’inquinamento.

• Esistono tre tipi di tassa ambientale:

1. Tasse sulle emissioni misurabili in aria, acqua e terreni, osulla produzione di rumori.

2. Tasse sul consumo o tasse di prodotto applicate a deglispecifici prodotti che si considerano dannosi per l’ambiente.

3. Differenziazione di tasse in tasse indirette esistenti qualiaccise, tasse sulle vendite o tasse sul valore aggiunto perfini ambientali, per esempio, la riduzione delle accise sullabenzina ma non sul diesel o su quelle contenentibiocarburanti.

Attilio Citterio

Gerarchia della Prevenzione dell’Inquinamento.

Riciclo I/E

Trattamento

Incenerimento

Smaltimento

Il

Futuro

Il

Passato

Riduzione alla FonteEliminazione Scarti

• Il primo livello d’azione deve essere la riduzione-prevenzione alla fonte o la

riduzione dell’inquinamento alla fonte dovunque fattibile.

• L’inquinamento che non si può prevenire deve quindi essere affrontato con il

riciclaggio in modo ambientalmente sicuro ovunque fattibile.

• Quanto non è riciclabile deve essere trattato.

• Quello che rimane dopo il trattamento deve essere smaltito.

Attilio Citterio

Gerarchia della Prevenzione dell’Inquinamento (2).

AS

SE

DE

I C

OS

TI

AS

SE

DE

L R

ISC

HIO

SMALTIMENTO TRATTAMENTO RICICLO P2

• RESPONSABILITA'

• IMMAGINE PUBBLICA

• SICUREZZA LAVORATORI

• INVESTIMENTI DI CAPITALE

• COSTI O&M AUMENTATI

• ROI NEGATIVO

• MINOR INVESTIMENTO DI CAPITALE

• PARZIALE RECUPERO DEI COSTI

• RISPARMI SUI COSTI

• PRODUTTIVITA’ MIGLIORATA

• QUALITA’ MIGLIORATA

Attilio Citterio

Strumenti di Politica Ambientale in EU.

Tipo Descrizione/Esempi

1. Strumenti Normativi Comando e controllo, permessi,

prescrizione tecnologica

2. Strumenti basati sul

mercato

Tasse, tariffe, sovvenzioni, permessi

scambiabili

3. Strumenti procedurali Programmi di Auditing, valutazione

impatto ambientale

4. Strumenti Co-operativi Impegni e accordi, tavole rotonde,

piani di azione, armonizzazione,

ricerca

5. Strumenti persuasivi

Informazioni

educazione, campagne pubbliche,

appelli, marchi ambientali

Fonte: Böcher and Töller (2007)

http://eiop.or.at/eiop/texte/2011-009a.htm.

Attilio Citterio

Strumenti di Controllo dell’Inquinamento

Atmosferico in EU, 1970-2011.

Complessivamente, si ha un

totale di 29 differenti strumenti di

politica, con la maggioranza

appartenente alla categoria più

intervenzionista, cioè strumenti

normativi (per il 51%).

Le due misure più comuni in

questa categoria sono legate ai

requisiti tecnici per le attività

inquinanti (esclusi i trasporti) e il

superamento dei valori limiti, con

72 e 40 strumenti rispettivamente.

Gli strumenti procedurali sono il

secondo più comune tipo di

strumento con maggior frequenza

per le richieste di monitoraggio e

denuncia, costituendo il 12.1 % e

il 10.9 %, rispettivamente.

Insieme i due tipi coprono l’80%.

Attilio Citterio

I Trattati Internazionali hanno Ridotto i

Rifiuti Pericolosi.

Convenzione di Basilea

1992 – avviata

1995 emendamento – bando di tutti i trasferimenti di rifiuti pericolosi dai

paesi industrializzati ai paesi meno-sviluppati

2012 – ratificata da 179 paesi, ma non dagli Stati Uniti

2000 – delegati da 122 paesi trovano l'accordo su un trattato globale

Controllo di 12 inquinanti organici persistenti (POP)

Sono inclusi DDT, PCB, diossine

Scoperta che tutti sulla terra hanno POP nel sangue

2000 – Legge del Parlamento Svedese

Per il 2020 bando di tutti i composti chimici che sono persistenti e

possono accumularsi nei tessuti viventi

Norvegia, Austria, e Olanda: Si impongono di ridurre i rifiuti del 75%.

Attilio Citterio

Attori e loro Ruoli nei P2.

Attore Ruolo

L’azienda

• personale

• dirigenza

• responsabilità e controllo interno

• gruppo di prevenzione e organizzazione

• cambi nei cicli di lavoro

• partecipazione e influenza

La rete aziendale

• consulenti

• fornitori

• istituzioni educative

• • sindacati

• procedure di lavoro più pulite

• tecnologie di processo più pulite

• cambi nella progettazione e costruzione

• tecnologie verdi

• strategie di apprendimento della prevenzione

• nuovi corsi e altro addestramento

• condizioni di lavoro verso l’ambiente

• sistema ‘più pulito’ di contrattazione salariale

• diffusione di conoscenza sulla prevenzione

Le autorità

• municipalità

• governi centrali

• piano verde degli scarti idrici

• sicurezza e salute

• certificazione ambientale

• accordi commerciali/ piani d’azione

• attivare metodi di promozione di tecnologie pulite

Il pubblico

• cittadino

• • media

• motivazione alla prevenzione

• informazione

• cambio comportamento del consumatore e dibattiti

Attilio Citterio

Elementi di Processo per P2.

• Cambio dei materiali in ingresso

• Cambio della tecnologia

• Buon servizio di pulizia

• Cambio di prodotto

• Uso sul posto

Attilio Citterio

Elementi di Processo per P2 (2).

Cambio dei materiali in ingresso:

• Realizzare il P2 riducendo o eliminando i materiali pericolosi che

entrano nel processo di produzione. Cambi nei materiali in ingresso

si può anche fare prevenendo la generazione di scarti pericolosi.

1. purificazione dei materiali 2. sostituzione dei materiali.

Source PlanSource Plan

Categorie

Prioritizzate

Strumento per l’Approvvigionamento SostenibileMatrice di prioritizzazione

Piano di

Approvvigion.

Riesame Piani d’Azione Costi complessivi

Database

dei Contratti

Attilio Citterio

Elementi di Processo per P2 (3).

Cambiamenti della Tecnologia:

• Orientato verso la modifica di processo e apparecchiature per ridurre

gli scarti, primariamente in programmi di produzione. I cambi

tecnologici possono andare da modifiche minori che si possono

migliorare nell’arco di giorni a bassi costi, alla sostituzione dei

processi che implicano grossi investimenti di capitali.

variazioni nei processi di produzione

cambi di apparecchiature, assetto o connessioni

uso dell’automazione

cambi nelle condizioni di processo (quali: velocità di flusso,

temperature, pressioni e tempi di residenza, ecc.).

Attilio Citterio

Elementi di Processo per P2 (4).

Buon servizio di gestione degli scarti (Good housekeeping):

• Misure procedurali, amministrative o istituzionali che un'azienda può usare per minimizzare i rifiuti. Molte di queste misure sono usate ampiamente nell’industria come miglioramenti di efficienza e buone pratiche di gestione. Le buone pratiche di pulizia si possono spesso migliorare con poco costo. Queste pratiche si possono applicare a tutti i settori dell’impianto, inclusa la produzione, le operazioni di manutenzione e di stoccaggio di materie prime e prodotti.

Tali misure includono:

programmi P2

prassi di gestione e pratiche personali

prassi di trattamento e inventario dei materiali

prevenzione delle perdite

differenziazione dei rifiuti

pratiche di definizione dei costi

tempistiche di produzione

Attilio Citterio

Elementi di Processo per P2 (5).

Cambio di Prodotto:

• Eseguito dal produttore del prodotto nell’intento di ridurre i rifiuti

risultanti dall’uso del prodotto.

I cambi di prodotto comprendono:

sostituzioni di prodotto

conservazione di prodotto

cambi nella composizione del prodotto.

Riuso sul posto:

• Il riciclaggio attraverso l’uso e/o il riuso implica il ritorno di un

materiale di scarto o al processo che l’ha originato o come sostituto di

un materiale in ingresso, o ad un altro processo come materia prima.

Attilio Citterio

Politica di Riduzione dei Rifiuti.

Gas Serra :

biomassa IGCC con un saldo pari a zero-netto di gas ad effetto serra

sistema medio su carbone : ~1,000 g CO2-equiv/kWh

sistema NGCC : ~500 g CO2-equiv/kWh

i sistemi attuali a biomassa rimuovono i gas GHG dall’atmosfera

Energia:

Carbone e gas naturale: sistema negativo di bilancio energetico

Anche trascurando il contenuto energetico del carbone e del gas naturale, i sistemi a biomassa sono molto più efficienti in energia

NGCC: l’estrazione e le perdite di gas naturale ammontano al 21% dell’energia totale

Emissioni in Aria :

Biomassa: poco particolato, SO2, NOx e metano

Carbone: CO in uscita e inferiori emissioni NMHC

NGCC: sistema ad alte emissioni di metano

Consumo di Risorse :

Sistemi a Biomassa << sistemi fossili

Co-generazione:

15% di cogenerazione riduce il GWP del sistema a carbone del 18%

Riduzione nelle emissioni, consumo di risorse, e uso di energia

Attilio Citterio

Catena di Valorizzazione del

Riciclaggio/Recupero.

CO2 + H2O + energiaRecupero Energia

CnHm

Monomeri

Polimeri

Recupero

Materie prime

Composti

Prodotti

vulcanizzati

Riciclo Materiali

Aumento del

grado di

valorizzazione

Attilio Citterio

L'Esempio di Controllo dell'Inquinamento (PP):

Strategie per Ridurre la CO2 Atmosferica.

Strategie

Ridurre il consumo di combustibili fossili

Migliorare l’efficienza

Fonti rinnovabili di energia

Identificare punti di deposito e velocità di

sequestro

Terrestri

Suoli Piante

Acquatici Geologici

Attilio Citterio

900 Mt

carbonio/anno

EUROPA

CO2 equiv.

Atmosfera

Combustibili fossili

OCEANI

Immagaz. CO2

130 Mt

carbonio/anno

foreste

taglio

sequestro C

Comb. legnosostituzione

Chiusura del Ciclo del Carbonio.

Attilio Citterio

Riduzione del Carbonio.

35

30

25

20

15

10

1850 1900 1950 2000

Anno

Intensità di Carbonio per

Legno 29.9

Carbone 25.8

Petrolio 20.1

Gas 15.3

Attilio Citterio

Potenziali Impatti del Protocollo di Kyoto.

Kyoto = Allegato 1 costante dopo il 2010

350

400

450

500

550

600

650

700

750

1990 2010 2030 2050 2070 2090

pp

m

IS92a

Kyoto

WRE550

Se si rispetta il Protocollo di Kyoto - 440 ppm

Se non se lo rispetta - 445 ppm nel 2030

Attilio Citterio

Bilancio della CO2.

Ciclo Chiuso - ma non bilanciato nella produzione della CO2.

Necessità di azioni mitiganti di cattura della CO2!

• Biologiche

• Chimiche/geochimiche (pre-concentrazione)

• Mari profondi

• Recupero carbone e petrolio

• Chimica Verde

Combustione

{CH2O} + O2 CO2 + H2O H = - 440 kJ

Fotosintesi

CO2 + H2O {CH2O} + O2 H = + 440 kJh

Attilio Citterio

Cattura della CO2.

Stoccaggio Geologico

•Aumentato recupero

petrolio

•Aumentato metano

da carbone

•Riserve esaurite

di petrolio/gas

• Formazioni Saline

Reformer

+ CO2 Sep

Unità Separazione Aria

Assorbimento

con ammine

Combustibile

Fossile

Compressione

CO2

e Disidratazione

Potenza e Calore

Potenza e Calore

Potenza e Calore

N2

N2/H2O

O2

H2

N2

O2

CO2

CO2

CO2

Aria

Assorbitore

gas combusti

Pre-combustione

Decarbonizzazione

OssiCombustibile

Aria

Aria

Attilio Citterio

Possibili Usi della CO2 da Impianti Termici:

Sequestro del Carbonio - Stoccaggio Geologico.

Attilio Citterio

Smaltimento in Profondità.

Vantaggi Svantaggi

Sicuro se i siti

sono scelti con

cura

Fuoriuscite per

corrosione dei

contenitori

Emissione CO2 ed

altri inquinanti

atmosferici

I rifiuti possono

essere recuperati

Approccio in uscita

che incoraggia la

produzione di rifiutiBasso costo

Attilio Citterio

Fissazione della CO2 con Minerali.

Alternative nella mineralizzazione della CO2 :

Chimica complessiva di carbonatazione, con M = Mg o Ca (o Fe, …)

MO·ySiO2·zH2O(s) + CO2(g) ⇄ MCO3(s) + y SiO2(s) + z H2O(l) + calore

Generazione Processo di stoccaggio Ri-uso/Smaltimento

StoccaggioSmaltimento

Centrale termica

linea

CO2

Industria

MineraleRifiuti solidiMiniera

Deposito in

miniera

Ri-uso in costruzioni

(Ca, Mg)CO3

Impianto

Carbonatazione

Minerale

IPCC

SRCCS

2005

Ch. 5

Attilio Citterio

Mineralizzazione della CO2 come Opzione CCS.

Opzioni di cattura e stoccaggio (CCS) del carbonio (CO2):

cattura e stoccaggio geologico del Carbonio (CCGS) spesso

preso per “CCS” – vedi per esempio la proposta EC per una

direttiva sul CCGS, gennaio 2008

cattura del carbonio e carbonatazione minerale (CCMC)

cattura del carbonio e stoccaggio in oceano (CCOS)

Cattura e esportazione del carbonio (CCE)

• CCGS ha ricevuto di gran lunga maggiore pubblicità e

supporto industriale. Soprattutto dal settore petrolio/gas

• In base al rapporto CCS della IEA (2008) “E’ improbabile

che la mineralizzazione offrirà un’opportunità per il

sequestro di ampi volumi di CO2”

Attilio Citterio

Potenziale di Stoccaggio per Mineralizzazione.

• Potenziale molto

superiore ad altre

opzioni CCS

• Può legare tutto il

carbonio fossile

• Disponibilità

ampia sulla terra,

perciò oggetto di

crescente

attenzione

• Nessun problema

di “dilavamento”

dai carbonati

• Capacità mondiale

> 5000 Gt di CO2

105

104

103

102

10

1

1 10 100 1000 10,000 100,000 1,000,000

Capacità di stoccaggio del Carbonio (Gt)

tem

po

ca

ratt

eri

sti

co

di s

toc

ca

gg

io (a

nn

i)

Riciclo

oceani

Vita media

Infrastruttura

Cascami

di foglie

Biomassa legnosa

Carbonio nel suolo

EOR

Lim

ite

di o

ssig

eno

Car

bo

nio

Fo

ssile

Oceanoneutro

Carbonati Minerali

Iniezione nel sottosuolo

Consumo combustibili

Em

issi

on

ean

nu

ale

Car

bo

nio

Bio

mas

saC

O2

atm

osf

eric

a

Oce

ano

[H

CO

3- ]C

arb

on

io n

el s

uo

lo carb

on

io

Oce

ano

Oceanoacido

Lackner,

Science, 30,

1677, 2003

Attilio Citterio

Demineralizzazione della CO2: Benefici e Limiti.

• Enormi capacità, molto

diffusa

• Trascurabili perdite,La dissoluzione produce ioni Mg2+ +

HCO3-, monitoraggio post-CCS

non necessario

• Chimica complessivamente

esotermica; potenziale per

processo neutro in energia

• Molto ferro sotto-prodotto

• Necessari grandi quantità

di materiali: ~3 ton per ton

di CO2, ~8 ton per ton di

carbone

• Grandi quantità di prodotto

ma non problematiche;

basso valore del MgCO3

• Chimica lenta, necessari

processi a stadi

• Lenta – per la scarse sovvenzioni,

manodopera e pubblicità –

sviluppo della tecnologiacarbonio

Biossido di Carbonio

Carbonato60…180kJ/mol

400kJ/mol

Attilio Citterio

Mineralizzazione della CO2 : Processo

Basato su Soluzioni Acquose.

• P = 40-159 bar; T = 185 °C; NaCl, NaHCO3 per controllare la forza ionica, ….

• Costi 55-75 US$/ton CO2

• Energia necessaria 10-400 kWh/ton CO2 (preriscaldamento, frammentazione/polverizzazione)

• Si è riportato che le velocità aumentano con KHCO3

• Chimica di dissoluzione e presenza di silice ancora temi caldi

• Nota: le energie riportate sono molto sovra-stimate

calore ≠ potenza !!!

da miniera

macinazionePolveriz. a umido

reattore

compressorePompa sosp.

CO2 dall’impianto

Separazione gas

Separazione Solido/Liq

Essiccatore

alla MinieraGetdemann et al.

Env. Sci. & Technol.

41 (2007) 2587.

Attilio Citterio

Altre Possibili Tecnologie.

• L’olivina contiene rocce che aumentano il sequestro naturale (0.1 Mt/adi CO2 100 )

• Si possono carbonatare le ceneri di bitumi contenenti Mg,Ca (10-15 Mt/a)

• Il carbonato di calcio per uso nell’industria della carta si può ottenere dalle scorie di produzione dell’acciaio (limitato potenziale CCS)

• Si può produrre Mg(OH)2 dal minerale serpentino e quindi carbonatarlo per reazione gas-solido (Finlandia).

• Si può iniettare la CO2 in rocce basaltiche (Islanda)

• Si può disperdere sul terreno la polvere fine di olivina e intrappolare così la CO2 dall’aria.

Attilio Citterio

Potenziale di Stoccaggio per Mineralizzazione / 2.

• Stime USA - Marzo

2009 : “più di 500

anni della produzione

U.S. di CO2” (~7 Gt/a).

• Finlandia 2008: 200-

300 anni in eccesso

sul protocollo di

Kyoto ~12 Mt/a, cioè

2.5-3.1 Gt di CO2 nella

Finlandia centrale.

• Capacità Mondiale

> 5000 Gt CO2

Stadio di

Estrazione del

Calcio

Scorie

ferrose

Stadio di

Precipitazione

Scorie

ResidueSolvente

CO2

CaCO3

Soluzioni

contenenti

calcio

Attilio Citterio

Curva dei Costi di Abbattimento dei GHG

per l’Industria Chimica.

Nota: La curva rappresenta una stima del massimo potenziale di tutte le misure tecniche di abbattimento dei GHG sotto i 60 EURO per tCO2e

(visione società) se ogni livello viene perseguito aggressivamente. Non è una previsione di quale ruolo diverse misure di abbattimento e

tecnologie pagherebbero.

* tasso d’interesse al 4%, deprezzamento sul tempo di vita dell’apparecchiatura

** tasso d’interesse al 10%, deprezzamento sui 10 anni

Fonte: ICCA/ analisi McKinsey

Visione Società*

Visioni affari**

Sistemi motori

Intensificazione

di processo

livello 1

Intensificazione di

processo livello 3

Energia diretta CCS

Ottimizzazione

catalizzatori

livello 2

CCS

Ammoniaca

Ottimizzazione

Catalizzatore

livello 3

Decomposizione

di N2O da acido

adipico e acido nitrico

Ethylene

crackingCHP

Passaggio del

combustibile da

petrolio a gas

2,000

-50

50

100

0900800700600500400300 2,100200 1,9001,8001,7001,6001,5001,4001,3001,2001,1001000

-100

1,000

EUR per tCO2e

Ottimizzazione

catalizzatori

livello 1

Passaggio del

combustibile da

carbone a biomasse

Intensificazione

di processo

livello 2

Attilio Citterio

Punti Chiave da Tenere Presente.

• I problemi dei rifiuti includono l’uso inefficiente delle

risorse, perdita di capitali come pure rischi per

l’occupazione e l’ambiente

• La maggior parte dei paesi sviluppati hanno programmi di

minimizzazione dei rifiuti per riciclaggio, risparmi d'energia

• A livello di processo, gli schemi di flusso non sono

utilizzabili per evidenziare le fonti dei rifiuti.

• La maggior parte dei prodotti chimici finiscono

nell’ambiente - per cui essi devono esser adeguatamente

progettati per esser riciclati o degradati.