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L'impatto sull'ambiente legato al settore crocieristico è in continua ascesa negli ultimi anni, seguendo il trend dell'intero comparto. Navi sempre più grandi e simili a piccole città galleggianti operano ripetutamente in aree limitate, aumentando localmente le emissioni di inquinanti e la produzione dei rifiuti. L'attuale approccio di raccolta differenziata, incenerimento o scarico a mare dei rifiuti trattati non è sufficiente a garantire la sostenibilità richiesta ormai in ogni settore. Lo studio qui proposto espone un sistema integrato di gestione dell'intera filiera dei rifiuti, prevedendo in prima battuta la riduzione della produzione di quelli eliminabili per poi analizzare i possibili metodi di sfruttamento e recupero energetico per quelli restanti. Una volta verificata la fattibilità tecnica, i risultati ottenuti evidenziano i risparmi di combustibile conseguibili e la riduzione delle emissioni di CO2, oltre ad una prima stima dei costi di implementazione in grado di favorire le future scelte di investimento. The impact on the environment due to the cruise sector has been continuously increasing in recent years, following the trend of the entire sector. Increasingly large and small-town-like floating ships operate repeatedly in confined areas and locally increase pollutant emissions and waste generation. The current approach, which consists of separate collection and incineration or dumping at sea of treated waste is not sufficient to guarantee the sustainability required now in every sector. This study exposes an integrated management system of the entire waste chain: first of all, it provides the reduction of waste that can be avoided, like paper and glass, and then analyzes the possible methods of exploitation and energy recovery for the remaining ones. Once the technical feasibility has been verified, the results obtained highlight the achievable fuel savings and the reduction in emissions of CO2, as well as an initial estimate of the implementation costs in order to favor future investment choices.

La pubblicazione per il settore dell’Incenerimento dei rifiuti è il quinto volume della collana “Quaderni dell’efficienza energetica” realizzato da ENEA nell’ambito dell’Accordo di Programma MiSE (ora in capo al MiTE) - ENEA: “Ricerca di Sistema Elettrico 2019 – 2021”. La pubblicazione redatta con il supporto e la collaborazione di UTILITALIA rappresenta una guida operativa sia per le imprese operanti nel settore del trattamento dei rifiuti che per i professionisti coinvolti per la redazione di una diagnosi energetica di “qualità” e conforme all’Allegato II del D.Lgs. 102/2014. All’interno della pubblicazione, vengono riportate indicazioni per una corretta rendicontazione dei consumi energetici, la messa in opera di un sistema di monitoraggio, la definizione e quantificazione media dei principali indici di prestazione energetica utilizzati tipicamente nel settore relativi sia all’intero processo produttivo che alle singole fasi. Infine, nei capitoli conclusivi viene fornita un’ampia panoramica dei possibili interventi di efficientamento energetico presenti in letteratura scientifica e tecnica, congiuntamente ad una valutazione sia economica che energetica degli interventi sia effettuati che proposti riportati negli scorsi anni nelle diagnosi energetiche pervenute ad ENEA.

Obiettivo dell'attività 2.1 è stata la caratterizzazione, in termini di analisi merceologica e chimica, dei substrati disponibili a bordo nave da cui ottenere combustibili di alta qualità per la produzione energetica. In particolare, sono stati considerati la frazione organica di rifiuti solidi (FORS) e i fanghi derivanti dalla depurazione delle acque reflue, data la loro ingente produzione durante le attività di bordo. Ulteriore materiale residuale utilizzabile è costituito dagli oli vegetali esausti (OVE), in quantitativo decisamente minore, di cui sono state definite le principali proprietà in base a dati di letteratura. Una diversa attività del progetto considera i trattamenti di purificazione necessari all'utilizzo diretto di OVE in motori ad accensione per compressione e la definizione delle proprietà post-trattamento. Anche l'utilizzo di FORS e fanghi come fonte energetica, di fatto, presuppone l'adozione di preliminari pre-trattamenti dei materiali di scarto, finalizzati alla rimozione del contenuto di umidità e all'incremento del potere calorifico di tali substrati. A valle di tali processi, si può ipotizzare il perseguimento della conversione termo-chimica dei materiali residuali per gassificazione ovvero per la produzione di un syngas utilizzabile come combustibile in gruppi elettrogeni di bordo, eventualmente funzionanti in modalità dual-fuel. Tanto la frazione di energia termica necessaria per la fase di essiccamento, quanto l'efficienza del processo di gassificazione e la qualità del syngas ottenuto, sono funzioni della composizione della biomassa trattata in termini di umidità, materia volatile, carbonio fisso e materiale inerte, ovvero in termini di quelli che sono gli elementi chimici fondamentali. Un'adeguata caratterizzazione della natura dei rifiuti è dunque necessaria per una valutazione preliminare della loro sfruttabilità ai fini energetici. Data la mancata disponibilità di campionamenti effettuati a bordo nave, tale caratterizzazione ha dovuto seguire alternative diverse al prelievo e al successivo conferimento presso laboratori dedicati. Per i fanghi di depurazione si è fatto ricorso ad uno studio di letteratura che ha evidenziato in diversi impianti l'entità della variabilità rispetto ad una composizione media, mentre ad un discorso analogo per la FORS, è stata affiancata anche un'indagine di laboratorio mirata alla caratterizzazione di alimenti base i cui principali nutrienti rientrano nella categoria dei carboidrati (pane, pasta, biscotti, etc.), delle proteine vegetali ed animali (legumi, uova, carne, pesce, etc.) e degli alimenti ad alto contenuto di sali minerali (frutta e verdura). La biomassa FORS è in effetti assunta come "sintetizzabile" in base ai suoi principali costituenti. E' cioè formulata l'ipotesi che essa possa essere considerata come una miscela di componenti elementari, secondo proporzioni individuate in letteratura oppure simulando gli avanzi di cibi di diverse tipologie di menù secondo specifiche prescrizioni di gestori di servizi crocieristici. L'approccio seguito, non solo svincola le valutazioni dall'effettivo reperimento di campioni di residui organici alimentari di bordo, ma permette anche di poter effettuare considerazioni per quei casi in cui il rifiuto è di una sola tipologia, come potrebbe essere il caso, ad esempio, di imbarcazioni dedicate alla pesca e alla immediata lavorazione del pesce.

Si è valutata l’influenza della temperatura di generazione sul valore del COP di un gruppo frigorifero ad assorbimento a NH3/H2O, alimentato con calore di recupero. La differenza di concentrazione dell’ammoniaca nelle soluzioni ricca e povera influisce sulle dimensioni degli scambiatori, la potenza installata della pompa e il COP. La metodologia sviluppata permette un rapido primo dimensionamento del gruppo, volto a massimizzare il recupero di calore e a valutarne quindi la fattibilità.

I sistemi di recupero del calore dalle acque reflue dei sistemi fognari si stanno rapidamente diffondendo in molti Paesi e consentono di trasformare tali acque in una fonte energetica sostenibile. La quantità di energia che può essere ricavata dipende ovviamente dalla portata e dalla temperatura delle acque reflue. Risulta pertanto indispensabile una buona conoscenza della variabilità sia della portata sia della temperatura per poter progettare in modo ottimale un sistema di recupero e sfruttamento del calore posseduto dalle acque reflue. Nel presente studio sono state analizzate le variazioni di portata e temperatura, in condizioni di tempo secco, per cinque collettori, del medesimo sistema fognario, caratterizzati da un numero di abitanti variabile tra circa 12'000 a oltre 400'000. L'analisi ha consentito di individuare l’andamento “tipo” giornaliero sia della portata reflua, i cui coefficienti sono compresi tra 0,25 e 1,50, sia che della temperatura del refluo in cui i coefficienti riscontrati assumono valori variabili tra 0,90 e 1,05 circa.

Lo studio si propone di individuare i criteri necessari per valutare come varia nel tempo l’impatto ambientale di un impianto di incenerimento mediante Life Cycle Assessment (LCA). La scelta di tale metodologia deriva dall’intento di considerare le differenti tipologie di impatto ambientale che l’impianto genera, che l’LCA permette di valutare in maniera sistematica e quantitativa come contributo per determinate categorie di impatto. L’applicazione di tale strumento all’impianto specifico di Coriano (RN), è volta a studiare il mutamento degli impatti di tale struttura nel tempo, in seguito alle operazioni di ristrutturazione ed ammodernamento intervenute negli anni. Lo studio presuppone l’acquisizione dei dati necessari alla modellazione ed assunzioni per la costruzione di un modello rappresentativo della realtà.

Il recupero dell'energia è diventato un tema molto di moda negli ultimi anni. Sistemi più o meno complessi e più o meno efficaci sono stati proposti da quasi tutti gli studiosi di circuiti idraulici, ma pochi, o nessuno, di questi ha trovato una seria applicazione industriale. Anche alla recente Conferenza Internazionale SICFP di Tampere questo tema è stato affrontato e discusso da diverse angolazioni e con diverse proposte che posso fornire spunti interessanti al progettista o all'utilizzatore che volesse cominciare a capirne di più sul mondo del recupero energetico.

Le Microbial Fuel Cell (MFC) sono dispositivi in grado di convertire energia chimica in energia elettrica. Il loro sviluppo riveste un notevole interesse nel medio termine, in quanto potrebbero garantire un recupero energetico nell’ambito del processo depurativo di un refluo poiché, teoricamente, ogni substrato organico biodegradabile può essere convertito in elettricità. I ricercatori dell’ENEA (sede di Bologna) hanno proposto una configurazione impiantistica di MFC concepita sia per la depurazione che per il recupero energetico, la cui fattibilità è stata verificata nell’ambito di una sperimentazione sviluppata in circa 14 mesi, mediante un impianto sperimentale in scala laboratorio avente una capacità complessiva di circa 60 L. La MFC, alimentata con un refluo sintetico (COD variabile tra 1.5 e 5 g/L) ha prodotto una potenza ed una corrente specifica rispettivamente pari a 70 mW/mq elettrodo e 175 mA/mq elettrodo, ottenendo rendimenti medi di rimozione del COD superiori al 98 %, ed un processo di nitrificazione pressoché completo. In una seconda fase della sperimentazione, la resistenza esterna applicata è stata variata da 250 a 2100 Ohm, ottenendo sensibili modifiche dei valori ottenuti di potenza sostenibile, riconducibili a tale variazione.

Il lavoro illustra l'importanza dela ricerca per la innovazione nel settore della produzione di energia da biomasse e da rifiuti. Si espongono i risultati più significativi ottenuti attraverso la gassificazione delle biomasse con sistemi innovativi e nella produzione di combustibile liquido mediante processi di tipo biologico o industriale. Vengono citati impianti di produzione di energia elettrica impieganti turbine a gas, motori a combustione interna, motori a vapore.

L’opportunità di limitare gli eccessi di pressione nei sistemi di distribuzione e gli aspetti ambientali legati alla valorizzazione delle fonti energetiche rinnovabili, rendono rilevante valutare i margini offerti dal recupero energetico ottenibile affiancando alla valvola riduttrice di pressione (PRV) una turbina oppure una pompa funzionante come turbina (PAT). È stata considerata l’applicazione ad un distretto del sistema di distribuzione idrica di Bologna alimentato da due ingressi dotati entrambi di una valvola PRV.

Il contributo vuole sviluppare alcune riflessioni sullo stato dell’arte in materia di recupero energetico dell’edilizia esistente e quindi individuare alcuni criteri di giudizio per la scelta di possibili soluzioni progettuali. Il termine recupero viene qui inteso nell’accezione di “combinazione di tutte le azioni tecniche, amministrative ed organizzative, incluse le attività analitiche, che intervengono sul costruito, finalizzate a mantenere o aumentare le prestazioni residue del bene” (UNI 10914-1)1. All’interno del concetto vi è dunque sia quello di miglioramento del livello prestazionale che quello di adeguamento alle nuove prescrizioni di norma. Noi valuteremo le azioni che oggi possono essere intraprese per aumentare le prestazioni energetiche del patrimonio edilizio esistente e ci chiederemo se si tratti di azioni di portata economica significativa2. Ci chiederemo inoltre se il tema energetico possa rappresentare un fattore determinante per il recupero del patrimonio esistente, per esempio se possa essere di stimolo per nuove soluzioni formali di architettura.

Oggetto del lavoro è lo studio di un mini-impianto idroelettrico realizzato per recuperare una piccola risorsa energetica, disponibile in un acquedotto, altrimenti dissipata mediante una valvola di laminazione. In particolare si fa riferimento allo studio dei transitori di avviamento e distacco del carico. In quest’ultimo caso, a causa del ridotto momento d’inerzia del gruppo turbo-alternatore, si ha una brusca accelerazione verso la velocità di “fuga” che può comprometterne la struttura. Vista inoltre la tipologia di macchina impiegata (basso indice caratteristico) si riscontra che l’aumento repentino di velocità provoca una brusca riduzione della portata assorbita e l’innesco di oscillazioni di pressione lungo la condotta forzata. Il pericolo di eccessiva sovravelocità ha fino ad ora impedito il funzionamento del gruppo a pieno carico con una notevole riduzione dell’energia prodotta e conseguente danno economico. Per consentire il corretto funzionamento dell’impianto è stata installata una valvola di by-pass per la regolazione della portata dell’acquedotto, che possa funzionare anche come “scarico sincrono”. Mediante il modello, è possibile valutare quantitativamente il comportamento dell’impianto durante le varie manovre e di regolarlo secondo una legge ottimale dal punto di vista della sicurezza di esercizio.

Il lavoro si propone di valutare i possibili benefici ambientali derivanti dal ricorso alla termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani, in alternativa alle tradizionali forme di smaltimento rifiuti e di produzione di energia elettrica attualmente in uso in Italia, alla luce degli impegni presi dal nostro Paese e dalla Comunità internazionale con la sottoscrizione del Protocollo di Kyoto. In particolare, sono valutate le emissioni evitate da un maggiore ricorso alla termovalorizzazione dei RSU, a confronto con la produzione termoelettrica tradizionale e con lo smaltimento in discarica (in termini energetici ed ambientali), per diversi scenari di produzione; i confronti sono effettuati per unità di energia elettrica prodotto e per unita di massa di rifiuto smaltita. Sono inoltre stimate, secondo i diversi metodi accreditati, le superfici boschive necessarie per assorbire la CO2 equivalente relativa alle emissioni evitate grazie al ricorso alla termovalorizzazione.