SEMINARIO DIRETTIVA IPPC: misura, calcolo e stima delle ... · 4.2(e) Prodotti chimici organici di...

MARCO DEL BORGHIMARCO DEL BORGHIDIRETTORE del

DIRETTIVA IPPC: DIRETTIVA IPPC: misura, calcolo e misura, calcolo e

stima delle emissionistima delle emissioni

Dipartimento di Ingegneria Chimica e di Processo “G.B. Bonino”

DIChePDIChePDipartimento di Ingegneria Chimica e di Processo “G.B. Bonino”

SEMINARIOSEMINARIO

PREVENZIONE E RIDUZIONE INTEGRATE

DELL’INQUINAMENTO (IPPC):

IL CALCOLO DELLE EMISSIONI

Genova, 14 Maggio 2002

Università di Genova

SEMINARIO SEMINARIO -- Prevenzione e Riduzione Integrate dell’inquinamento (IPPC): Il Calcolo delle Emissioni

STEP 1STEP 1Verificare se l’attività del complesso industriale è attività IPPC, ovvero è compresa nella Tabella 1.6.1.Identificarne i codici:

IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control)NOSE-P (Nomenclature of Sources of Emissions)NACE (National Classification of Economic Activities)

Prof. Ing. Marco Del Borghi – Direttore Dipartimento di Ingegneria Chimica e di Processo “G.B. Bonino”


STEP 2STEP 2Confrontare la propria capacità produttiva con la capacità della tabella 1.6.1.



Tabella 1.6.1

TutteImpianti digassificazione e liquefazione del carbone

1.4

TutteCokerie1.3

TutteRaffinerie di petrolio e di gas1.2

> 50 M WImpianti di combustione con potenza calorifica di combustione

1.1

Attività energetiche 1.

Capacitàproduttiva

Attività Allegato I Direttiva 96/61Codice IPPC


Capacità produttivaAttivitàAllegato I Direttiva 96/61

> 30 m3Impianti per il trattamento di superficie di metalli e materie plastiche mediante processi elettrolitici o chimici qualora le vasche destinate al trattamento abbiano un volume

2.6

> 20 t/giornoFonderie di metalli ferrosi con capacitàdi produzione 2.4

Tutte

> 4 t/giorno (Pb,Cd)> 20 t/giorno (altri metalli)

Impianti Produzione di metalli grezzi non ferrosi, nonché concentrati o materie prime secondarie attraverso procedimenti metallurgici, chimici o elettrolitici concentrati o secondariFusione e lega di metalli non ferrosi, compresi i prodotti di recupero con una capacità di fusione

2.52.5(a)

2.5(b)

> 20 t/ora;> 50 kJ/maglio, > 20 MW> 2 t di acciaio grezzo/ora

Impianti per la produzione di metalli ferrosiLaminazione a caldo con capacitàForgiatura con magli con energia di impattoe potenza calorificaApplicazione di strati protettivi di metallo fuso con capacità di trattamento

2.32.3(a)2.3(b)

2.3(c)

> 2.5 t/oraImpianti per la produzione di ghisa o acciaio (fusione primaria e secondaria) compresa la relativa colata continua di capacità

2.2

TutteImpianti di arrostimento o sinterizzazione di minerali metallicicompresi i minerali solforati

2.1

Produzione e trasformazione dei metalli 2.


> 75 tonnellate/giorno

e/o densità di colata

> 300 kg/m3/forno

Impianti destinati alla produzione di prodotti ceramici per cottura (tegole, mattoni, mattoni refrattari, piastrelle, gres, porcellane)

3.5


Impianti destinati alla fusione di sostanze minerali inclusa la produzione di fibre minerali con capacità di fusione

3.4


Impianti per la fabbricazione del vetro compresi quelli destinati alla produzione di fibre di vetro con capacitàdi fusione

3.3

TutteImpianti destinati alla produzione di amianto e alla fabbricazione di prodotti dell'amianto

3.2



Impianti destinati alla produzione di

-clinker (cemento) in forni rotativi

-calce viva in forni rotativi ed altri tipi di forno

3.1

Industria dei prodotti minerali 3.


Capacitàproduttiva

AttivitàAllegato I Direttiva 96/61

TutteEsplosivi 4.6

TutteProdotti farmaceutici di base mediante procedimento chimico o biologico

4.5

TutteFertilizzanti (a base di P, N o K)4.3

TutteProdotti di basefitosanitarie biocidi 4.4

TutteProdotti chimici inorganici di baseGasAcidiBasiSaliNon metalli

4.24.2(a)4.2(b)4.2(c)4.2(d)4.2(e)

TutteProdotti chimici organici di baseidrocarburi sempliciidrocarburi ossigenatiidrocarburi solforatiidrocarburi azotatiidrocarburi fosforosiidrocarburi alogenaticomposti organometallicimaterie plastiche di basegomme sintetichecoloranti e pigmentitensioattivi e agenti di superficie

4.14.1(a)4.1(b)4.1(c)4.1(d)4.1(e)4.1(f)4.1(g)4.1(h)4.1(i)4.1(j)4.1(k)

Industria chimica e impianti chimici per la fabbricazione di: 4.

Capacitàproduttiva

Attività Allegato I Direttiva 96/61

> 10 t/giorno

o con capacitàtotale > 25.000 t

Discariche, ad esclusione delle discariche per rifiuti inerti

5.4

> 50 t/giornoImpianti per l'eliminazione dei rifiuti non pericolosi

5.3

> 3Impianti per l’incenerimento di rifiuti urbani t/ora5.2

> 10 t/giorno Impianti per l'eliminazione o il recupero di rifiuti pericolosi

5.1

Gestione dei rifiuti 5.



> 40.000 capi

> 2.000 capi (di oltre 30kg)

> 750 capi

Impianti per l'allevamento intensivo di:

Pollame

Suini

Scrofe

6.6

6.6(a)

6.6(b)

6.6(c)

> 150 kg/ora, o> 200 t/anno (cons. di solvente)

Impianti per il trattamento di superficie di prodotti utilizzando solventi organici (apprettare, stampare, spalmare, sgrassare, impermeabilizzazione, incollare, verniciare, pulire o impregnare)

6.7

TutteImpianti per la fabbricazione di carbonio (carbone duro) o grafite per uso elettrico mediante combustione o grafitizzazione

6.8

> 10 t/giornoImpianti per l'eliminazione o il recupero di carcasse e di residui di animali

6.5

> 50 t/giorno carcasse

> 75 t/giorno pr. finito

> 300 t/giorno pr.fin.

> 200 t/giorno latte ric.

Macelli

Materie prime animali (no latte)

Materie prime vegetali

Impianti di trattamento e trasformazione del latte

6.4

6.4(a) 6.4(b1)

6.4(b2)

6.4(c)

> 12 t/giorno di pr. finitoImpianti per la concia di pelli con capacità di trattamento6.3> 10 t/giornoImpianti per ilpretrattamento o tintura di fibre o tessili 6.2

Tutte> 20 t di carta/giorno

Impianti industriali destinati alla fabbricazione di:Pasta per carta a partire dal legno o da altre materie fibroseCarta e cartoni

6.16.1(a)6.1(b)

Altre attività dell'allegato I 6.


STEP 3STEP 3Esame delle tabelle degli inquinanti in aria e acqua 1.6.2 e 1.6.3 per i quali è riportato un valore di soglia in kg/a riferito alla massima capacità di progetto



STEP 4STEP 4Calcolo delle proprie emissioni atmosferiche e idriche annue e confronto con i valori di soglia.Se i valori sono superiori vanno dichiarati (per SOx eNOx la dichiarazione deve essere sempre fatta).Vanno dichiarati anche i valori di concentrazione di selenio, p.c.b., nonifenolo e pentaclorobenzene.



STEP 5STEP 5Per facilitare la dichiarazione le linee guida riportano per ogni sottocategoria IPPC “liste di controllo” che hanno il solo scopo di indirizzare la ricerca degli inquinanti.



STEP 6STEP 6Le emissioni devono essere indicate per ogni attività IPPC presente nel complesso. Occorre quindi individuare la principale attività IPPC (quella che contribuisce maggiormente alle emissioni)



STEP 7STEP 7L’emissione del complesso (somma delle singole emissioni IPPC) va comunque dichiarata e, per ogni inquinante, va indicato se l’emissione è puntuale, diffusa o puntuale + diffusa. Inoltre occorre indicare la provenienza del dato, Misurato, Calcolato o Stimato



DICHIARAZIONE DELLE EMISSIONIDICHIARAZIONE DELLE EMISSIONI

Le linee guida indicano come procedura di acquisizione dei dati sugli inquinanti:

LA MISURALA MISURAIL CALCOLOIL CALCOLOLA STIMALA STIMA



EMISSIONI MISURATEEMISSIONI MISURATEUn’emissione è MISURATA quando l’informazione quantitativa deriva da misura fatta su campioni prelevati nell’impianto utilizzando metodi standardizzati.

CONTINUA: risultati accurati

DISCONTINUA: medie rappresentative

SALTUARIA: non rappresentative, ma utili per verifica stime

La misura può essere continua o discontinua:



VALORE DI EMISSIONE ANNUALEVALORE DI EMISSIONE ANNUALE

Se i dati di emissione sono misurati, il valore di emissione annuale per ogni inquinante è dato dal prodotto:

9ii 10hxQQ ⋅⋅⋅=

Dove: Q = portata totale dei fumi in Nm3/h

xi = concentrazione dell’inquinante iin mg/ Nm3

h = n° di ore di funzionamento all’anno

Qi = portata annua dell’inquinante i-esimo in t/a



EMISSIONI CALCOLATEEMISSIONI CALCOLATEUn’emissione si intende CALCOLATA quandol’informazione quantitativa è ottenuta utilizzando metodi di stima e fattori di emissione accettati a livello nazionale o internazionale tenendo conto delle variazioni del processo produttivo.

Esempio: Esempio: COMBUSTIONECOMBUSTIONE

CORINAIRThe Core Inventory of Air

Emissions in Europe



COMBUSTIONECOMBUSTIONE

Le emissioni dovute a combustione possono essere ottenute tramite misure sperimentali o tramite calcoli basati su fattori di emissioni.In molti casi, quando sono note le caratteristiche del combustibile, almeno per la CO2 e l’SO2 i valori possono essere ottenuti tramite semplici calcoli stechiometrici:

C + O2 CO2

S + O2 SO2

1 kg di C fornisce 3,666 kg di CO2

1 kg di S fornisce 2 kg di SO2

Conoscendo quindi la composizione del combustibile ed il consumoannuo dello stesso si può determinare la portata annua di CO2 ed SO2


EMISSIONI STIMATEEMISSIONI STIMATE

Un’emissione si intende STIMATA quando deriva da stime non standardizzate.

Se un’emissione è determinata mediante la somma dei dati ottenuti con le tre procedure, si deve indicare quella riferita alla percentuale maggiore.


LIFE CYCLE ASSESSMENTLIFE CYCLE ASSESSMENTLCA come strumento per il LCA come strumento per il

calcolo delle emissionicalcolo delle emissioni


LCA è “una compilazione e valutazione attraverso tutto il ciclo di vita dei flussi in entrata ed in uscita nonché i potenziali impatti ambientali di un sistema di prodotto”.

1404014040


STRUTTURA DI UNA LCA STRUTTURA DI UNA LCA SECONDO ISO 14040SECONDO ISO 14040


Definizione degli scopi e Definizione degli scopi e degli obiettividegli obiettiviAnalisi ed inventarioAnalisi ed inventarioAnalisi degli impattiAnalisi degli impattiInterpretazione e Interpretazione e miglioramentomiglioramento


Inquadramento della valutazione del ciclo di vita

Analisi dell’inventario

Valutazione dell’impatto

Definizionedell’obiettivoe del campo

di applicazione

Interpretazion

e


Quantificazione dei flussi e dei residui (bilancio di massa) deisistemi di gestione rifiuti

OUTPUTINPUT

materiali

energia

acqua

prodotti principali

co-prodottieffluenti in acquaemissioni inaria

rifiuti solidi

altre interazionicon l’ambiente

estrazione delle materie

processamento e fabbricazione

distribuzione

uso del prodotto

riuso, riciclaggiorecupero energetico

gestione dei rifiuti

Stima degli effetti ambientali, ovvero:

consumi energeticiconsumi energetici

emissioni di materialeemissioni di materiale

emissioni atmosfericheemissioni atmosferiche

emissioni idricheemissioni idriche

rifiuti solidi generatirifiuti solidi generati

Redazione di una LCA dell’intero sistema


INCENERIMENTOINCENERIMENTO

Esempio di applicazione di LCA per la Esempio di applicazione di LCA per la determinazione delle emissionideterminazione delle emissioni


Attualmente le tecnologie per lAttualmente le tecnologie per l’’incenerimento incenerimento impieganoimpiegano……

FORNI A GRIGLIA MOBILEFORNI A GRIGLIA MOBILEFORNI A LETTO FLUIDOFORNI A LETTO FLUIDOFORNI A TAMBURO FORNI A TAMBURO ROTANTEROTANTE



PROCEDURA DI CALCOLOPROCEDURA DI CALCOLO


Ripartizione degli elementi chimici tra scorie, Ripartizione degli elementi chimici tra scorie, ceneri e fumi grezziceneri e fumi grezziEspressione di alcuni elementi come composti: Espressione di alcuni elementi come composti: COCO22, SO, SO22 , HCl, HF;, HCl, HF;Calcolo di alcuni inquinanti in base al volume Calcolo di alcuni inquinanti in base al volume specifico dei gas di combustione specifico dei gas di combustione Riduzione della concentrazione degli inquinanti Riduzione della concentrazione degli inquinanti in base al rendimento di abbattimento ed ai in base al rendimento di abbattimento ed ai fattori di ripartizionefattori di ripartizione


PRESIDI ANTINQUINAMENTOPRESIDI ANTINQUINAMENTO

A SECCOA SECCO: : iniezione di polvere di CaO e depolverazioneAD UMIDO + De NOAD UMIDO + De NOXX CATALITICOCATALITICO: : depolverazione, lavaggio con NaOH, de NOXcataliticoA SECCO + CARBONI ATTIVI + De A SECCO + CARBONI ATTIVI + De NONOXX NON CATALITICONON CATALITICO: : iniezione di CaO e carboni attivi, depolverazione, riduzione NOX con iniezione di NH3 nella camera di combustione



ALTRI ALTRI RIFIUTIRIFIUTI

(%)(%)

RSU TAL QUALE

(%)

RSU RESIDUO

(%)

CDR

(%)Organico 50 28 21

Carta e cartone 10 26 20 39

Pelli / gomma 10

Tessile 5 2 2,6

Legno 5 4 5,4 10

Metalli 10 4 6

Vetro 10 9 6

Altri rifiuti 15 22 25

Plastica mista 12 17 26

Composizione merceologica dei rifiuti considerati


Incenerimento RSU residuo. Emissioni atmosferiche calcolate

INQUINANTI UNITÀ DM 503/97RSU E SPECIALI NON PERICOLOSI

SECCO UMIDO + SCR SECCOCA + SNC

CO mg/Nm3 50 36,3 36,3 7,2

Polveri mg/Nm3 10 0,9 0,22 0,9

TOC mg/Nm3 10 9 4,53 0,9

HCl mg/Nm3 20 8,49 3,14 2,79

HF mg/Nm3 1 0,15 0,12 0,15

SO2 mg/Nm3 100 7,57 4,16 3,78

NOx mg/Nm3 200 318 63,5 95,3

NH3 mg/Nm3 250 0,9 4,53 9

Cd + Tl mg/Nm3 0,05 0,0032 0,022 0,0032

Hg mg/Nm3 0,05 0,10 0,05 0,001

Metalli pesanti mg/Nm3 0,5 0,476 0,168 0,031

IPA mg/Nm3 0,01 0,00036 0,00018 0,000036

Diossine -Furani ng/Nm3 0,1 0,9 0,45 0,054



DISCARICADISCARICA

Esempio di calcolo della portata di biogasEsempio di calcolo della portata di biogas


DISCARICA: calcolo della produzione di biogasDISCARICA: calcolo della produzione di biogas

(COe)i= (COb)i·(0,014·T + 0,28)

(COb)i= carbonio organico biodegradabile e potenzialmente biogassificabile(kg C / kg RSU umido);

T = temperatura (°C)(COe)i = carbonio organico effettivamente biodegradabile

Es. per T= 40°C e noto il (COb)i della composizione merceologica

COe1 = 0,10791 (kg C / kg RSU umido) frazione rapidamente biodegradabile

COe2 = 0,04274 (kg C / kg RSU umido) frazione mediamente biodegradabile

COe3 = 0,00867 (kg C / kg RSU umido) frazione lentamente biodegradabile

Coe = 0,159 (kg C / kg RSU umido)



Assumendo che il biogas sia costituito da da CH4 e CO2 si ha che:

Si ottiene quindi:

G1max =201,58Nm3 biogas/t CObiogassificabile

G2max =79,85 Nm3 biogas/t CObiogassificabile

G3max =16,20 Nm3 biogas/t CObiogassificabile

Gimax= 1.868 • COei



La produzione cumulata di biogas si basa sul fatto che la cinetica di degradazione del carbonio biodegradabile è del 1° ordine :

kcdt

dc=−

Per cui la produzione cumulata di biogas è data da:

)e1(GG tk

max11

1−−= )e1(GG tk

max22

2−−= )e1(GG tk

max33

3−−=

e la produzione specifica g di biogas è data da:

tk

jje

ejek)CO(868.1dt

dGg −⋅⋅⋅=−=

Dove:

k1 = 0,693 anni-1 frazione rapidamente biodegradabile

k2 = 0,139 anni-1 frazione mediamente biodegradabile

k3 = 0,046 anni-1 frazione lentamente biodegradabile



Un tipico grafico che si ottiene èil seguente:

Stima della produzione teorica di biogas

0,E+00

1,E+06

2,E+06

3,E+06

4,E+06

5,E+06

6,E+06

7,E+06

1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021

Anno

Nm

c


EMISSIONI IDRICHEEMISSIONI IDRICHE

Esempio di calcolo per un Esempio di calcolo per un depuratore consortiledepuratore consortile


DICHIARAZIONE DELLE EMISSIONI DICHIARAZIONE DELLE EMISSIONI IDRICHEIDRICHE

Le emissioni idriche possono subire diversi destini, ovvero:Essere avviate direttamente al corpo ricettore (scarico diretto)Essere avviate ad un impianto di depurazione (scarico indiretto):

del complesso IPPC dichiarante (on-site)di un complesso IPPC diverso dal dichiarante (depurazione off-site altre IPPC)di nessun complesso (depurazione off-site, impianto consortile)



1. Gli scarichi necessitano di depurazione?

NO SI In parte SI e in parte NO

2. Qual è l’ubicazione del depuratore?

Depuratore interno Depuratore esterno Depuratore interno ed esterno

3. Qual è l’ubicazione del depuratore esterno?

Fa parte di un altro complesso

IPPC

Fa parte di un complesso non

IPPC

Non fa parte di nessun complesso; è un’unità tecnica a

sè (depuratore consortile)



Nel caso di depurazione off-site presso un depuratore consortile è consentito eccezionalmenteal complesso IPPC dichiarare anche l’emissione dopo depurazione (in tal caso gli scarichi indiretti non saranno inseriti nel Registro Europeo delle Emissioni –EPER).

Tale eccezionalità comporta diverse modalità che coinvolgono l’impianto

di depurazione consortile.


CALCOLO DELLE EMISSIONI IDRICHE CALCOLO DELLE EMISSIONI IDRICHE ATTRAVERSO DEPURATORE CONSORTILEATTRAVERSO DEPURATORE CONSORTILE

QaXia + QbXib + QcXic

Depuratore consortile

QaXia ηi+ QbXib ηi + QcXicηi


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