Recupero Energetico

L’impianto di recupero energetico del gas prodotto dalla discarica consortile, entrato in funzione nel febbraio 2005, ha una potenza elettrica di 1.672 kW, che consente di produrre annualmente circa 13.250.000 kWh elettrici, equivalenti al fabbisogno annuo di energia elettrica di circa 5.050 utenze domestiche.

Questo impianto ci consente di il recupero di circa 7.884.000 Nmc/anno di biogas, evitando il consumo annuo di 3.269 tonnellate di petrolio, combustibile fossile non consumato producendo energia elettrica da fonti rinnovabili (biogas).

Attraverso l’utilizzo di questa struttura evitiamo l’emissione in atmosfera di 9.302 tonnellate/anno di anidride carbonica producendo energia elettrica da fonti rinnovabili come il biogas, anziché da combustibili fossili “tradizionali” come carbone e petrolio, evitando allo stesso tempo la dispersione in atmosfera di 59.340 tonnellate/anno di anidride carbonica.

Introduzione

Uno degli aspetti più critici delle discariche controllate per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani è senz’altro la produzione di gas biologico, meglio noto come “biogas”.

In passato si è spesso considerata la pericolosità di una discarica come proporzionale alla capacità di diffondere nell’ambiente liquami (percolati) e odori molesti (gas biologici).

Solo in tempi più recenti, si è approfondita la tematica della captazione e trattamento del biogas, soprattutto grazi a due aspetti che hanno acceso l’interesse su questo tema. Prima di tutto il potere energetico del biogas (composto principalmente

da metano).

E, in secondo luogo, le iniziative di riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra stimolate dal protocollo di Kyoto. Un interesse che si è tradotto in normative indirizzate alla riduzione e controllo delle emissioni di biogas, e quindi ad una diversa concezione progettuale delle discariche atta al maggior controllo del fenomeno produttivo del biogas ed alla massimizzazione della captazione, trasformando la presenza di biogas da problematica a risorsa.

Biogas

Il biogas è il frutto della degradazione, in assenza di ossigeno (processo chiamato digestione anaerobica) di varie sostanze organiche ad opera di numerosi batteri.

L’energia racchiusa nei legami chimici è poi rilasciata e immagazzinata principalmente in metano (CH4) il quale, assieme all’anidride carbonica (CO2) è il principale costituente del biogas. Altre sostanze presenti in minor percentuale sono ossido di carbonio, azoto, idrogeno, idrogeno solforato.

Pertanto, essendo ricco di metano, il biogas possiede un alto potere calorifico e può essere convertito in elettricità e calore: esso è indicato dall’Unione Europea tra le fonti energetiche rinnovabili non fossili che possono garantire non solo autonomia energetica, ma anche la riduzione graduale dell’attuale stato di inquinamento dell’aria e quindi dell’effetto serra.

Biogas in discarica

La formazione e la composizione del biogas, è dunque strettamente correlata ad alcune fasi distinte del processo di degradazione dei rifiuti con modalità che cambiano significativamente nel tempo, ma che possono essere ricondotte alle seguenti fasi elementari:

La prima fase è aerobica (con ossigeno disponibile all’interno della massa di rifiuti) con produzione di CO2;

La seconda fase è caratterizzata da una forte diminuzione dell’ossigeno disponibile fino a portare l’ambiente in condizioni anaerobiche con produzione di CO₂;

Nella terza fase (anaerobica) inizia la produzione di CH₄ accompagnata da una riduzione di produzione della CO2, il cui contenuto inizialmente elevato decresce molto velocemente fino a raggiungere condizioni di quasi stazionarietà nella composizione del biogas.

L’analisi elementare della frazione organica può essere approssimativamente essere rappresentata dalla seguente formula chimica:

C₆H₁₀O₄

Le reazioni di produzione del biogas possono essere rappresentate dalle seguenti reazioni:

C₆H₁₂O₆ -> 2C₂H₅OH + 2CO₂

CH₃COOH -> CH₄ + CO

CO₂ + 4H₂ -> CH₄ + 2H₂O

Captazione, aspirazione e trasporto del biogas

Il biogas, dato l’elevato contenuto in CH₄, ha un buon potere calorifico (PCI circa 18.000 kJ/Nm³), ben si presta ad una valorizzazione energetica in motori a combustione interna accoppiati a generatori elettrici.

L’immagine mostra in modo schematico un impianto di produzione di energia elettrica da biogas, costituito dalle seguenti sezioni:

Estrazione del biogas (pozzi di captazione, collettori e linee di trasporto ecc);
Linee di aspirazione e condizionamento del biogas (collettore generale, separatori di condensa, filtri, aspiratori ecc.);
Produzione di energia elettrica (gruppi elettrogeni, denominati anche Impianti di Recupero Energia) e torcia (per il biogas non combusto nella sezione di produzione energetica).

Gli obiettivi del sistema di captazione, trattamento e utilizzo del biogas sono:

Garantire la sicurezza all’interno della discarica e nelle aree limitrofe;
Minimizzare le emissioni eventualmente nocive che possono esercitare un forte impatto sulla popolazione e sull’ambiente;
Consentire il recupero di una fonte di energia rinnovabile.

Produzione di energia elettrica

Pertanto, con il biogas captato in discarica, l’impianto di recupero energetico è in grado di produrre energia da materiali che non possono più essere utilizzati altrimenti considerando anche che il costo del biogas generato durante la vita della discarica ha valore nullo, in quanto le opere necessarie alla sua captazione sono un obbligo di legge connesso alla gestione: infatti, il sistema di captazione del biogas è parte integrante dell’impianto discarica, poiché il Dlgs 36/2003 (di recepimento della Direttiva Discariche 1999/31/CE) nelle discariche per rifiuti biodegradabili il biogas deve essere captato, trattato ed utilizzato.

Con il ricorso della produzione di energia elettrica da biogas di discarica, in sostituzione di quella ottenuta da combustibili fossili, è possibile valutare il vantaggio ambientale ottenibile considerando la minor quantità di gas serra che verrebbe immessa nell’atmosfera: la presenza dell’impianto contribuisce in maniera molto significativa alla riduzione dei gas serra, (metano rilasciato dalla decomposizione dei rifiuti). Per questo la riduzione delle emissioni di metano nelle discariche rappresenta un enorme potenziale nella riduzione dei fenomeni di riscaldamento globale.