introduzione alla prevenzione dell'inquinamento · spagna 137.519 2.991 5.817 31.732 16.480...
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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
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
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
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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.