Gli Stati membri dell’UE, quando cercano dei sistemi di trattamento che permettano di soddisfare le restrizioni sempre più severe sulla messa in discarica di materiali organici, previste dalla Direttiva 99/31/EC, si trovano spesso di fronte a scelte limitate.

Per quanto riguarda la Svezia, grazie a certi meccanismi di regolamentazione, come l’applicazione di una tassa di 28$/ton di rifiuti messi in discarica, lo Stato è  riuscito ad orientare una parte del flusso di rifiuti verso l’incenerimento. Secondo la Swedish Waste Association, viene incenerito ogni anno il 40% dei rifiuti domestici svedesi (1.440.000 ton). Questa percentuale è destinata ad accrescersi tenuto conto dell’estensione prevista della capacità d’incenerimento.

Ci si chiede però se l’incenerimento dei rifiuti casalinghi sia la via migliore da seguire per evitare la messa in discarica tradizionale, o se esista una soluzione alternativa più vantaggiosa per la società svedese

Il metodo ideale dovrebbe minimizzare i rischi d’inquinamento e assicurare la riutilizzazione del massimo di materia ed energia. Dovrebbe anche consentire di trattare i rifiuti col minimo costo per la comunità.

Questo articolo mostra che una tecnica, utilizzata in Svezia, realizza questi obiettivi meglio che la discarica tradizionale o l’incenerimento. Tale tecnica consiste nel trattare i rifiuti domestici in una cella bioreattiva.

Effetti ambientali dell’incenerimento dei rifiuti domestici

Per comprendere meglio come ogni processo di trattamento s’inserisca in una struttura ambientale e sociale più grande, si possono comparare i loro rispettivi flussi d’interazione.

La figura qui sotto è relativa all’incenerimento dei rifiuti domestici.

Fig.1

Come mostra lo schema, i rifiuti sono trasportati e inceneriti.
L’incenerimento permette di recuperare delle quantità rilevanti di calore che può essere valorizzato sotto forma di riscaldamento o di elettricità. Ma se l’incenerimento permette di ridurre il volume dei rifiuti e di coprire i bisogni in energia, esso pone anche dei problemi ambientali.
Un certo numero di sottoprodotti ha effetti dannosi per la società.
Benché le regolamentazioni europee abbiano determinato un notevole effetto riduttore nel corso degli ultimi anni, le emissioni nell’aria restano un problema. Quantità non trascurabili di SO₂ e NOx sono ugualmente disperse e contribuiscono all'inquinamento amosferico.
Scorie e particolato costituiscono anch’essi dei sotto prodotti che possono danneggiare l’ambiente. Questi devono essere trattati in maniera appropriata.
Le polveri o il particolato sono classificate come prodotti pericolosi e devono essere trattati prima del loro confinamento mentre le scorie sono, il più spesso, messe in discarica o riutilizzate come sostituti nella costruzione di strade. Ci si può anche rammaricare che certi componenti di questi prodotti non siano riciclati. Elementi come l’azoto e il fosforo non possono essere estratti dai componenti tossici dei sottoprodotti d’incenerimento benché costituiscano dei fertilizzanti per l’agricoltura.
Infine, l’incenerimento non stimola i necessari sforzi per ridurre le quantità di rifiuti. Benché la legislazione svedese consideri la riduzione dei rifiuti come la principale priorità, la realtà potrebbe essere diversa in quanto l’alimentazione di un inceneritore esige  flussi sufficienti e stabili di rifiuti.

 La messa in discarica tradizionale

Sul piano ambientale, la messa in discarica tradizionale è cresciuta in modo significativo nel corso degli ultimi decenni. Le tecniche utilizzate sono evolute grazie all’utilizzazione di membrane impermeabili, alla raccolta del gas e al trattamento dei lisciviati. Nondimeno, si ammetterà che questa tecnica non è ideale dal punto di vista ambientale.

La figura 2 qui sotto descrive i flussi relativi alla messa in discarica.

 I rifiuti sono collocati in aree di deposito e, eventualmente, ricoperti di uno strato isolante di superficie. Nella maggior parte delle discariche svedesi, i gas prodotti dalla decomposizione lenta dei rifiuti, sono raccolti ed alimentano dei generatori di calore e di elettricità, a vantaggio della collettività. Nelle antiche discariche, i gas sono semplicemente bruciati per ridurre l’effetto serra.

Le discariche generano anche dei lisciviati che devono essere trattati. Nella maggior parte delle discariche svedesi, il trattamento utilizza tecniche ecologiche convenzionali, in stazioni di depurazione che non permettono sempre di raggiungere i livelli richiesti e che recuperano spesso che solo una parte dei componenti nocivi.
L’utilizzazione di queste tecniche comporta dei costi rilevanti per il gestore della discarica. 
Infine, nelle discariche tradizionali, la stabilità dei rifiuti messi in deposito è raggiunta solo dopo numerosi anni.

La cella bio-reattiva

Il sistema consiste nel collocare i rifiuti in una cella specifica di una discarica.
Sembrerebbe, a prima vista, un sistema simile a quello della discarica tradizionale, ma è sensibilmente diverso sul piano ecologico.
Numerose esperienze miranti a chiudere il cerchio ambientale sono attualmente in corso nel bioreattore di Filborna, presso Helsinborg (Svezia).
Come le due tecniche di trattamento sopra citate,anche il trattamento con bioreattore in cella può essere considerato sotto l’aspetto socio-ambientale (fig. 3 qui sotto).

Fig. 3

 L’impianto di Filborna riceve, ogni anno, circa 100.000 tonnellate di rifiuti domestici e commerciali. Al posto di essere messi in discarica, questi rifiuti sono pretrattati per accrescere il processo biologico e per aumentare la loro stabilizzazione, una volta depositati nella cella.
Questo pretrattamento consiste essenzialmente in una frantumazione dei rifiuti e in una aggiunta d’acqua nella cella.
La degradazione così attivata dei rifiuti riduce il volume del deposito; il che significa una utilizzazione più razionale dello spazio che offre la cella.  

Gas

Come nel caso delle discariche tradizionali, il gas che proviene dalla decomposizione dei rifiuti organici contenuti nella cella, può essere raccolto ed utilizzato come fonte di energia. Il vantaggio della tecnica del bioreattore è che la produzione di gas può essere ottimizzata grazie al pretrattamento preliminare.

La decomposizione più rapida dei rifiuti all’interno della cella produce più biogas in un periodo più breve, cosa che migliora la resa della produzione di energia.

Lisciviati

Così come le discariche tradizionali, anche i bioreattori producono dei lisciviati che occorre trattare. In Svezia, la maggior parte degl’impianti operano alla stessa maniera che nelle discariche classiche: i lisciviati sono inviati in una stazione di depurazione o, più semplicemente, riciclati all’interno della cella.
Quest’ultima tecnica è applicata a Filborna dove si utilizza un filtro vegetale.
La depurazione del lisciviato, sfruttando la crescita di piante vegetali come il Salice, procura dei vantaggi dal punto di vista ambientale.
La ripartizione del lisciviato attraverso un sistema d’irrigazione verso una cella vegetale vicina permette di raggiungere dei tassi di purificazione nettamente superiori a quelli ottenuti mediante tecniche di depurazione convenzionali. Il tenore in azoto si situa tra il 75 e il 95%.
Inoltre, degli studi condotti in Svezia hanno dimostrato che la fertilizzazione delle colture vegetali con le acque di scolo, come il lisciviato di una discarica, permette di accrescere sensibilmente queste colture immobilizzando nel contempo le sostanze nocive, come i metalli pesanti, presenti nell’effluente del bioreattori.

Economia del sistema di trattamento

Le entrate e i costi relativi a ciascun sistema di trattamento sono indicati tra parentesi nelle figure 1,2 e 3.
I valori corrispondenti sono stati raccolti in varie maniere. Quelli relativi al bioreattore provengono dall’impianto di Filborna e, per analogia, sono serviti per i calcoli relativi alla messa in discarica tradizionale. I valori corrispondenti all’incenerimento provengono dalle informazioni fornite dalla Swedisch Waste Association e dai gestori degli inceneritori svedesi.
La conversione della Corona svedese in dollari è stata fatta al tasso di 3 corone per 1 dollaro.

Incenerimento dei rifiuti domestici

Gli elementi presi in considerazione sono il risultato di dati raccolti in Svezia, quali: i costi d’investimento, i costi di trattamento e di eliminazione dei sottoprodotti, le entrate da valorizzazione dell’energia e la quantità annuali trattate.
I costi d’investimento scelti ammontano a 89 milioni di dollari con un ammortamento di 20 anni. Il costo di esercizio è di 26 dollari a tonellata, corrispondente ad una capacità di 25 ton all’ora e per un periodo di lavoro di 8200 ore all’anno.
Il costo di trattamento delle scorie è 55 $ a ton e quello del particolato  89 $ per ton.
La valorizzazione energetica è di 3MWh per ton di rifiuti inceneriti e il prezzo di rivendita dell’energia di circa 11 $ per MWh. 

Bioreattore in cella

Le componenti del costo comprendono i carichi d’investimento e di gestione della cella (1.730.000 $ l’anno) nonché le entrate dell’energia recuperata a partire dal gas e dal fango prodotto, ossia nel caso di Filborna, di 14,5 $ per Mwh. L’impianto produce circa 80.000 Mwh.

 Occorre anche tener conto di un elemento importante, la gestione del sito. Secondo dati ricavati da una grande discarica svedese, la gestione comprende in particolare le spese di ricopertura del sito (3,6 $ per ton per una superficie della cella di 1,2 ha), del trattamento del gas e dei lisciviati, dei prodotti addizionali e del monitoraggio (1.8 $ per ton).
 Per quanto concerne il trattamento dei lisciviati, si è misurato che la cella di Filborna genera 180.000 m³ di lisciviati l’anno.
Per calcolare le entrate e i costi, relativi al trattamento che utilizza una coltura vegetale di salici su una superficie di 30 ha, è stato utilizzato un modello informatico.
Il prezzo di questo metodo di trattamento del lisciviato ammonta a 0,4 $ per m³ di lisciviato e le entrate che derivano dalla vendita della biomassa ammontano a 0,25 $ per ton di rifiuti in entrata.

Messa in discarica tradizionale

I costi di sistemazione e gestione sono, in realtà, equivalenti ad eccezione del pretrattamento.
 Si è così stimato il costo annuale per la messa in discarica tradizionale a 1.443.300 $ all’anno.
Come segnalato precedentemente, i costi relativi alla messa in discarica tradizionale sono basati su quelli della cella bioreattiva.
Essendo la produzione di gas inferiore in una discarica tradizionale, le entrate corrispondenti sono state ridotte del 25% in rapporto a quelle del bioreattore, ossia 865.000 $ in meno.
 Il costo di depurazione dei lisciviati è considerato equivalente a quello di una cella bioreattiva in caso di utilizzazione di una stazione di depurazione tradizionale. Questo costo è di 0,72 $ per m³ di lisciviato.
I costi corrispondenti alla post-gestione sono anch’essi gli stessi di una cella bioreattiva (1,10 e 3,60 $ per ton di rifiuti).
I costi di sistemazione e gestione sono, in realtà, equivalenti ad eccezione del pretrattaemnto.
Si è così stimato il costo annuale per la messa in discarica tradizionale a 1.443.300 $ l’anno.
Come segnalato precedentemente, i costi relativi alla messa in discarica tradizionale sono basati su quelli della cella bioreattiva.
Essendo la produzione di gas inferiore in una discarica tradizionale, le entrate corrispondenti sono state ridotte del 25% in rapporto a quelle del bioreattore, ossia 865.000 $ in meno.
Il costo di depurazione dei lisciviati è considerato equivalente a quello di una cella bioreattiva in caso di utilizzazione di una stazione di depurazione tradizionale. Questo costo è di 0,72 $ per m³ di lisciviato.
 I costi corrispondenti alla post-gestione sono anch’essi gli stessi di una cella bioreattiva (1,10 e 3,60 $ per ton di rifiuti). 

Risultati dell’analisi economica

I tre sistemi precitati, per comparare i costi relativi a ciascuno, sono stati ricondotti alla tonellata di rifiuti trattati.
Le spese di base sono le stesse per il trattamento in cella e in discarica tradizionale, fatta eccezione per il pretrattamento, per le spese specifiche relative alla depurazione dei lisciviati e per la valorizzazione della biomassa.

 Bioreattore
I costi di sistemazione e di esercizio del bioreattore sono di 16,13 per ton e di 20,75 $ per ton se si aggiungono le spese di post-gestione. Con la depurazione attraverso il filtro vegetale (0,68 $ per ton), si raggiungono 21,50 $ per ton da cui si dedurranno 10,75 $ per la valorizzazione del gas e 0,25 $ per ton per la vendita della biomassa.
Poiché quello in un bioreattore è attualmente considerato come un trattamento biologico da parte delle autorità svedesi, esso non è più soggetto a tassazione, il che costituice un risparmio rilevante di 28 $ per ton.

Messa in discarica tradizionale
I costi di sistemazione e di esercizio di una discarica tradizionale si avvicinano ai 13.50 $ per ton ai quali occorre aggiungere 4.70 $ per ton per la post-gestione e 1.20 $ per ton per il trattamento dei lisciviati, ossia, ad un totale di 19.40 $ per ton.
Come segnalato precedentemente, le entrate dalla vendita di energia sono inferiori in ragione della produzione ridotta di gas: 8,00 $ per ton in caso di vendita del gas ad un produttore di energia.
La maggiorazione dovuta alla tassa della messa in discarica influenza in maniera rilevante il costo del processo in quanto raggiunge allora 39,40 $ per ton ed è sensibilmente equivalente a quello dell’incenerimento ma nettamente superiore a quello della cella bioreattiva.

Incenerimento
In Svezia si valuta il costo dell’incenerimento, compresi l’investimento, l’esercizio e l’eliminazione dei residui, in circa 70.55 $ per ton dei rifiuti trattati, da cui occorre dedurre la rivendita dell’energia stimata in 33,3 $ per ton. 

Conclusioni

Dall’analisi che precede, si può concludere che esiste un’alternativa alla messa in discarica tradizionale e all’incenerimento, che offre il vantaggio di essere più ecologica ma anche più economica.

Il costo di questa alternativa, che consiste nel trattamento all’interno di una cella bioreattiva con passaggio dei lisciviati attraverso un filtro vegetale, si avvicina a 10,50 $ per ton.

In confronto, il costo della messa in discarica tradizionale è di 39,40 $ per ton (compresa la tassa legale sulla messa in discarica di 28 $ per ton in Svezia) e il costo dell’incenerimento di 37,25 $ per ton; costo che dovrebbe aumentare sotto l’effetto delle regolamentazioni ancora più draconiane che si annunciano.

(tradotto da Beswa-Revue 2/2001).

05/02/02