Produzione di Energia Elettrica da Rifiuti Urbani,

Biomasse e Residui Biologici

Progetto: “Energia in gioco”I.T.C.”PADRE A.M. TANNOIA”

RUVO DI PUGLIA

Classi: 2^A – 2^B – 2^D

I DOCENTI

Prof. SUMMO Mariano

Prof.ssa MINERVINI Francesca

IL DIRIGENTE SCOLASTICO

PROF. Diego Aldo Colonna

AREA DI RIFERIMENTO: RUVO DI PUGLIA - TERLIZZI

Il Progetto è finalizzato alla risoluzione del problema della gestione dei rifiuti per le

nostre città che sono in prevalenza ad attività agricola, con ipotesi di produzione di

Energia elettrica mediante i residui biologici, biomasse e rifiuti urbani. Con questa

soluzione potremmo risparmiare il costo dell’energia elettrica e risolvere il problema dei

Rifiuti Solidi Urbani ed Agricoli.

IL PROBLEMA ENERGETICO

BIOMASSE

L’ascesa del prezzo del petrolio negli ultimi anni è stata

costante e inarrestabile: tale effetto ha determinato per tutti

l’aumento dei costi ed in particolare per il consumatore che

negli ultimi anni ha visto raddoppiare i prezzi dei prodotti,

dei servizi domestici e industriali.

Unitamente alla crisi energetica ed all’incertezza

economica, si è aggiunto anche il problema ambientale:

infatti le conclusioni dell’accordo di Kyoto hanno imposto

ai paesi firmatari, tra cui anche l’Italia, di sviluppare

politiche energetiche in grado di ripristinare entro il 2012 il

livello di “gas serra” ad una quota inferiore almeno del 5%

rispetto a quello del 1990. Oltre a ridurre le dipendenze del

petrolio, gli stati firmatari dell’accordo, vogliono rilanciare il

settore agricolo e buona parte della economia nazionale,

partendo proprio dalle produzioni agricole.

La produzione di energia dunque sta

emergendo come una delle alternative

interessanti del comparto agricolo, infatti

molte aziende stanno puntando a

colture dedicate alla produzione delle

Biomasse di origine agricola.

Tali colture dedicate, offrono tutti i

vantaggi della specializzazione, ma

anche un notevole cambiamento

aziendale. Un’alternativa meno estrema,

ma altrettanto valida, consiste nel

Le produzioni agricole pertanto, possono rivelarsi delle preziose risorse. L’impiego del

legno per fini energetici risulta oggi di grande interesse ambientale, essendo una

fonte rinnovabile e sostituibile, oltre che generare benefici di natura socio-economica.

recuperare i residui delle colture tradizionali (potature di vigneti, frutteti, oliveti ecc..),

che offrono caratteristiche ideali (quanto quelle delle colture specializzate) per la

conversione in energia.

Anche l’impiego delle Biomasse è abbastanza vario, infatti trova applicazione

in diversi settori tra i quali, quello per la produzione di calore a bassa

temperatura, da utilizzare sia per scopi industriali sia per il riscaldamento delle

abitazioni, ma in questi ultimi anni si stanno sviluppando impianti per la

produzione combinata di Energia elettrica e di Calore.

Per quanto riguarda i residui organici degli animali e gli scarti dei prodotti

agricoli, se sottoposti a fermentazione producono biogas il quale può essere

utile per la produzione di Energia Elettrica. Infine una delle possibili

utilizzazioni dei Rifiuti urbani è la produzione di Energia Elettrica, infatti vi sono

alcune tecnologie che consentono di ricavare Energia.

RIFIUTI ORGANICI DI ANIMALI

LE BIOMASSE

Con il termine Biomasse si intendono quelle

materie prime rinnovabili, che si ottengono sia

dagli scarti e dai residui delle attività agricole,

zootecniche e forestali, sia da coltivazioni

espressamente indirizzate alla produzione di

energia. Possono essere utilizzati a fini

energetici, per esempio la paglia e la pula di

riso, sottoprodotti delle lavorazioni agricole,

residui forestali. Possono anche essere

sviluppate coltivazioni apposite, sia erbacee

che arboree a rapida crescita, su terreni

agricoli non utilizzati ad altri scopi, o si può

procedere alla riforestazione di territori

marginali o curare la pulizia dei boschi

esistenti, recuperando il sottobosco.

SCARTI E RESIDUI DI ATTIVITA’ AGRICOLE

LE BIOMASSE

Con il termine Biomasse si intendono quelle

materie prime rinnovabili, che si ottengono sia

dagli scarti e dai residui delle attività agricole,

zootecniche e forestali, sia da coltivazioni

espressamente indirizzate alla produzione di

energia. Possono essere utilizzati a fini

energetici, per esempio la paglia e la pula di

riso, sottoprodotti delle lavorazioni agricole,

residui forestali. Possono anche essere

sviluppate coltivazioni apposite, sia erbacee

che arboree a rapida crescita, su terreni

agricoli non utilizzati ad altri scopi, o si può

procedere alla riforestazione di territori

marginali o curare la pulizia dei boschi

esistenti, recuperando il sottobosco.

SCARTI E RESIDUI DI ATTIVITA’ AGRICOLE

Le Biomasse costituiscono, in termini di Energia, una delle maggiori risorse rinnovabili

disponibili rinnovabili disponibili. A livello mondiale, il loro contributo energetico varia

notevolmente, a seconda che si considerino i Paesi in via di sviluppo, dove raggiunge

il 40% o i Paesi sviluppati, dove è pari solo al 4% del fabbisogno energetico

complessivo. Finora in Europa le biomasse sono state utilizzate soltanto per la

produzione di calore a bassa temperatura, da utilizzare sia per scopi industriali sia per

il riscaldamento delle abitazioni, ma in questi ultimi anni si stanno sviluppando

impianti per la produzione combinata di energia elettrica e calore.

BIOMASSE

I RESIDUI BIOLOGICI

I rifiuti organici degli animali e degli scarti dei prodotti agricoli, se sottoposti a

fermentazione producono Biogas.

In questo processo, detto di biogassificazione i batteri anaerobici trasformano i

liquami in gas, come residuo si ottengono degli ottimi fertilizzanti. Il biogas è un

composto gassoso formato al 60 - 70% da Metano: il Metano è un combustibile e

quindi può essere usato per produrre Energia.

PROCESSO DI DIGESTIONE ANAEROBICA

Gli impianti di biogas si rivelano utili come fonte energetica alternativa, soprattutto

nelle zone agricole dei paesi in via di sviluppo. In India e in Cina, ad esempio,

milioni di abitanti delle campagne li utilizzano normalmente per l’illuminazione e per

il riscaldamento. Nei paesi industrializzati, invece, gli impianti di biogas sono

collegati piuttosto ai processi di depurazione degli scarti.

CICLO DI PRODUZIONE DI BIOGAS IMPIANTI DI BIOGAS

TRASFORMAZIONE DEI RIFIUTI IN ENERGIA

RIFIUTI URBANI

Lo schema dell’immagine della figura precedente, mostra l’utilizzo di una ex cava

come discarica dei Rifiuti Solidi Urbani. Il gas raccolto dalla decomposizione delle

sostanze organiche, viene raccolto e utilizzato come combustibile in un impianto

di cogenerazione, costituito da due motori, che produce contemporaneamente

acqua calda ed elettricità. L’acqua calda è utilizzata sia da aziende agricole

(riscaldamento delle serre), sia da utenze civili (riscaldamento abitazioni) e

industriali, quando la discarica sarà completamente riempita, si procederà al

rimboschimento della zona al fine di un completo recupero ambientale.

RIFIUTI URBANI

Una delle possibili utilizzazioni dei rifiuti

urbani è la produzione di energia elettrica. Vi

sono alcune tecnologie che consentono di

ricavare energia dai rifiuti urbani: cioè la

combustione dei rifiuti solidi urbani

opportunamente trattati nelle caldaie delle

grandi centrali termoelettriche a carbone.

Con questa tecnica i rifiuti vengono immersi

in caldaia mescolati con il combustibile

normale. Bisogna però valutare l’impatto

inquinante dei gas che si generano con la

combustione. Mentre la Svezia incenerisce

più del 40% dei RSU (RIFIUTI SOLIDI URBANI),

la Germania il 40%, la Francia il 35%, in Italia

gli impianti di incenerimento smaltiscono

soltanto l’8% dei RSU prodotti annualmente

dal nostro paese. Il 90% dei rifiuti finisce

ancora nelle discariche.

CENTRALE TERMOELETTRICA A CARBONE

In questi ultimi tempi però, il problema dell’esaurimento delle discariche esistenti e

la difficoltà nel reperimento di aree destinate a nuove discariche, a causa

dell’opposizione delle popolazioni residenti, hanno riproposto il progetto

dell’incenerimento dei rifiuti.

No alle discariche

Le resistenze sono ancora forti, soprattutto da

parte di coloro che sostengono la necessità di

recuperare e riciclare una gran parte di RSU

attraverso la raccolta differenziata,

diminuendo in questo modo la quantità di rifiuti

da inviare in discarica.

Una fonte di energia pulita su cui l’UE ha deciso di

investire al pari dell’eolico sono i biocombustibili che

producono energia pulita a tutti gli effetti, liberando

nell’ambiente le sole quantità di carbonio, che hanno

assimilato le piante durante la loro formazione ed una

quantità di zolfo e di ossidi di azoto nettamente inferiori a

quella rilasciata dai combustibili fossili. Quello che un

tempo era un costo da sostenere si è oggi trasformato in

un’opportunità da non perdere e da sfruttare per produrre

preziosa energia elettrica.

CAMPO DI GIRASOLI

CAMPO DI COLZA

PANNOCCHIE

BIOCOMBUSTIBILI

Il problema dei rifiuti è diventato sempre più di rilevanza nazionale ed è

direttamente sotto gli occhi dei cittadini. La crescita dei consumi e l’urbanizzazione

degli ultimi decenni, hanno da un lato aumentato la produzione dei rifiuti e dall’altro

ridotto le zone disabitate in cui trattare o depositare i rifiuti.

La società moderna oggi si trova quindi, costretta a

gestire una grande quantità di rifiuti in spazi

sempre più limitati. Una situazione in cui si

alimenta anche il traffico e lo smaltimento illegale

dei rifiuti.

DISCARICHE DI RIFIUTI ILLEGALI

L’uso delle discariche rimanda al futuro il

problema e non si presta come unica

soluzione permanente, inoltre, rischia di

creare grandi concentrazioni di rifiuti

tossici con inevitabili conseguenze

sull’ambiente e sulla salute pubblica.

DISCARICA DI RIFIUTI TOSSICI

TERMOVALORIZZATORI

I termovalorizzatori, invece, basano il

loro funzionamento sull’incenerimento

dei rifiuti sfruttando la combustione così

ottenuta per produrre energia elettrica.

Le emissioni di ossine, seppure in

minima quantità ma sempre nocive e la

gestione delle scorie, in depositi

permanenti, producono forti tensioni

sociali con le comunità residenti nei

pressi di un termovalorizzatore,

L’incenerimento è una tecnologia consolidata che permette di ottenere Energia

Elettrica e fare il teleriscaldamento sfruttando i rifiuti. Questi vengono bruciati in

forni inceneritori e l’energia termica dei fumi viene convertita Entalpia del vapore

acqueo che, tramite turbina produce energia elettrica. Tuttavia bisogna risolvere

l’impatto ambientale, i costi di smaltimento e la bassa resa in energia elettrica,

questi costituiscono i principali svantaggi.

COME FUNZIONA UN INCENERITORE

Un’alternativa a tutti gli impianti di

incenerimento per combustione sono i

gassificatori, che sfruttano la

dissociazione molecolare, definita

pirolisi. In un ambiente chiuso con

temperature inferiori ai 400°c e in quasi

totale assenza di ossigeno, i rifiuti

organici, contenenti carbonio

(precedentemente separati daglialtri componenti riciclabili degli RSU, che possono però anche essere introdotti

senza alcun trattamento), possono essere completamente distrutti scindendone le

molecole in molecole più semplici di monossido di carbonio, idrogeno e metano, che

formano un gas di sintesi abbastanza puro da essere usato tale e quale.

L’energia imprigionata attraverso la fotosintesi clorofilliana in tali sostanze organiche

può così essere liberata o bruciando il metano in una caldaia per sfruttarne il calore

o alimentare una turbina elettrica o usandolo come combustibile per motori a scoppio

o ricavandone idrogeno da usare poi in pile a combustibile per produrre elettricità.

GASSIFICATORE

Alla fine del processo rimangono poche ceneri, poche polveri sottili e poca

produzione di Anidride Solforosa e Monossido di Carbonio, Ossido di Azoto ridotti

a pochi metalli pesanti. Tutto questo con un rendimento medio del 70%

variamente distribuito in elettrico e termico a seconda dell’impianto, da confrontare

con un rendimento per i termovalorizzatori che è circa del 50% termico più il 10%

elettrico.

Il nostro progetto vuole essere perciò uno stimolo, un incoraggiamento e un

messaggio ad investire in queste risorse: BIOMASSE, BIOCOMBUSTIBILI,

RIFIUTI URBANI E GASSIFICATORI, anche se essi presentano dei problemi,

tuttavia possono produrre Energia Elettrica in maniera conveniente, specialmente

quest’anno in cui ci sarà siccità e di conseguenza la mancanza di acqua

comporterà una minore produzione di elettricità. Trarre energia dalle biomasse,

consente di eliminare i rifiuti prodotti dalle attività umane, produrre energia

elettrica e ridurre la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il petrolio, in

modo tale da ridurre la produzione di CO2 e di conseguenza l’Effetto Serra,

causa degli squilibri ambientali.

Conclusione

Anno Scolastico 2006 - 2007

I DOCENTI

Prof. SUMMO Mariano

Prof.ssa MINERVINI Francesca

LE CLASSI

2^A – 2^B IGEA

2^D ITER

Il progetto in collaborazione con l’ENEL “Energia in gioco” ha coinvolto gli alunni delle classi seconde con i docenti di Scienza della Materia, per la trattazione degli argomenti riguardanti la produzione e la trasformazione delle biomasse e dei rifiuti solidi urbani in energia e l’insegnante di Trattamento testi per la realizzazione della presentazione multimediale. Questo lavoro ha raggiunto l’obiettivo di responsabilizzare le generazioni future alla conoscenza dello sviluppo sostenibile e dell’ecocompatibilità.

ISTITUTO TECNICO PER IL COMMERCIO

“PADRE A.M. TANNOIA”

SEDE STACCATA DI RUVO DI PUGLIA

IL DIRIGENTE SCOLASTICO

Prof. Aldo Diego Colonna