Impianti TMB, discariche e diossine nell’ultima sessione di laurea

L’incenerimento dei rifiuti è una delle attività generatrici di emissioni di diossine, furani ed altri POPs (Persistent Organic Pollutants). Le attuali BAT (Best Available Techniques) prevedono il monitoraggio dei microinquinanti organici sia in modalità discontinua che in modalità continua; quest’ultima avviene mediante campionamenti in continuo di lungo periodo (15 giorni in media) estesi su tutto il periodo annuale, mentre nella modalità discontinua si eseguono delle acquisizioni periodiche (6-8 ore) con frequenza trimestrale.
Lo studio effettuato prevedeva la valutazione delle acquisizioni del sistema di monitoraggio in continuo delle emissioni atmosferiche di diossine e furani installato presso un impianto di termovalorizzazione alimentato con CSS (Combustibile Solido Secondario) prodotto dal rifiuto urbano.

Le principali indicazioni generali ricavabili dall’analisi ed elaborazione dei rilevamenti mostrano che tanto il sistema di prelievo in continuo che quello convenzionale in discontinuo fanno emergere concentrazioni a camino di PCDD/F estremamente modeste, sempre ampiamente inferiori ai limiti emissivi attualmente imposti e che si collocano intorno al limite inferiore dell’intervallo indicato nelle ultime BAT di settore.

Mariangela Perricone

Il lavoro di tesi nasce in seguito alla comunicazione da parte della Commissione Europea del 14 ottobre 2020 della strategia da adottare all’interno dei territori dell’Unione Europea per la riduzione delle emissioni di metano (“EU Methane Strategy”). Il metano è infatti un potente gas ad effetto serra, secondo solo all’anidride carbonica, a causa sia degli elevati quantitativi rilasciati sia del suo significativo potenziale di riscaldamento globale. Grazie alla breve persistenza in atmosfera del metano, la mitigazione delle sue emissioni risulta essere particolarmente importante per la riduzione del riscaldamento globale già nel breve periodo.
L’elaborato affronta quindi la tematica delle emissioni di metano dal settore dei rifiuti in Europa, in particolare il focus è stato posto sulle discariche poiché rappresentano la maggior fonte emissiva del settore rifiuti. Vengono quindi esaminate le metodologie di rendicontazione degli inventari nazionali delle emissioni dei gas ad effetto serra, proposte dall’IPCC nell’ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC). Viene descritto in particolare il modello di stima delle emissioni di metano da discarica, il quale è basato su una cinetica di degradazione del primo ordine. Questo modello deve essere implementato attraverso l’utilizzo di parametri e di dati di attività di ciascuno Stato Membro dell’Unione Europea: vengono quindi analizzati e confrontati i dati implementati e le emissioni stimate dagli Stati Membri maggiori emettitori, ovvero Italia, Spagna, Francia, Germania e Regno Unito (appartenente all’UE fino al 2020). Infine, il modello dell’Italia viene replicato in modo tale da poter stimare l’andamento futuro delle emissioni di metano da discarica secondo diversi scenari ipotetici, basati sia sul raggiungimento degli obiettivi posti a livello europeo sia sul miglioramento dei sistemi di captazione del metano installati in discarica.

Giovanni Alloisio

Il corretto trattamento dei rifiuti è di fondamentale importanza sia per ridurre l’utilizzo delle discariche sia per evitare la produzione di materiale che non può essere riutilizzato, generando un consumo, spesso, non giustificato di materie prime.
Il ciclo integrato dei rifiuti prevede l’impiego della raccolta differenziata con fini diversi in base al materiale trattato; i Rifiuti Urbani Residui (RUR), ad esempio, possono essere avviati al Trattamento Meccanico Biologico (TMB), dove il rifiuto in ingresso viene trasformato in materiale che possa essere gestito in maniera alternativa.
Lo scopo del lavoro di tesi, svolto in un impianto TMB nella provincia di Napoli, è stato quello di studiare la frazione organica proveniente dal trattamento meccanico e sottoporla ad un processo biologico, denominato biostabilizzazione, in modo da verificare la possibilità di recupero di questo materiale. La biostabilizzazione è un processo degradativo aerobico il cui obiettivo è quello di ottenere un prodotto stabilizzato con caratteristiche quali igienizzazione e stabilizzazione, tale da poter essere utilizzato per recuperi ambientali, quali ad esempio copertura giornaliera o finale delle discariche.
Per assicurare un processo efficiente sono state eseguite diverse misure durante la sperimentazione, quali temperatura, ossigenazione, umidità, indice respirometrico dinamico (IRD) e analisi merceologica del substrato sottoposto a degradazione.

Giusy Russo

Plastica mono-uso o vetro a rendere? Analisi degli impatti ambientali nella filiera dell’acqua confezionata

Gli italiani sono tra i più grandi consumatori di acqua minerale in bottiglia. Si stima che, ogni anno, ciascun italiano beva in media più di 220 litri di acqua imbottigliata, cifra rilevante che colloca il nostro Paese al primo posto in Europa e al terzo posto al mondo, subito dopo Messico e Thailandia.

In tale settore, la promozione di un packaging sostenibile ed ecocompatibile diventa quindi d’obbligo.  

In relazione a questo tema, è ora disponibile sulla rivista internazionale Packaging Technology and Science una nuova pubblicazione del gruppo di ricerca AWARE che deriva dal lavoro di tesi magistrale dell’Ing. Viviana Grisales. L’articolo confronta due filiere alternative di distribuzione dell’acqua minerale nel contesto del nord Italia per il settore Ho.Re.Ca. (hotellerie-restaurant-café): bottiglie in PoliEtilene Tereftalato (PET) mono-uso da 0,5 litri e bottiglie in Vetro A Rendere (VAR) da 1 litro.

I risultati dello studio supportano la sostituzione delle bottigliette di plastica mono-uso solo nelle migliori condizioni di gestione del sistema VAR (almeno 25 usi della bottiglia e distribuzione locale) e contestualmente nelle peggiori condizioni per la filiera alternativa del PET (bottiglie di piccolo formato e produzione a partire da soli granuli vergini). Con l’introduzione di granuli riciclati (al 50% in peso) nella plastica mono-uso, le prestazioni ambientali della filiera del PET diventano ancora più favorevoli rispetto al vetro.   

 

L’articolo è disponibile al seguente sito

Recycling and Recovery of Solid Waste: State of the art and Developments for Fostering the Circular Economy

We are pleased to invite you to the 2nd edition of the international online conference organized by università degli studi dell’insubria under the title “RECYCLING AND RECOVERY OF SOLID WASTE: STATE OF THE ART AND DEVELOPMENTS FOR FOSTERING THE CIRCULAR ECONOMY”, which will be held on February 24, 2022.

The conference will be focused on the circular economy, solid waste management, and international cooperation. The event will consist of two-afternoon sessions with eight national and international speakers. It gives me honor to be one of the speakers presenting my work on used lubricating management within humanitarian NGOs.

Participation is open to public and for free. Registration should be done in advance through the following link:

https://forms.gle/yyGwbYUTF8XYzmc37

Details about the program of the conference can be found in the flyer below.

Valutazione della degradazione anaerobica di sacchetti in carta o in bioplastica per la raccolta del rifiuto organico

È disponibile una nuova pubblicazione relativa alla valutazione dell’influenza della tipologia di sacchetto utilizzato per la raccolta del rifiuto alimentare sul processo di trattamento del rifiuto stesso. Gli attuali sistemi si basano principalmente sull’utilizzo di sacchetti in bioplastica. Anche se meno diffusa, esiste una tipologia di sacchetto in carta riciclata appositamente studiata per questo scopo.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Journal of Environmental Management, riporta i risultati delle prove di laboratorio svolte per caratterizzare il comportamento dei sacchetti in condizioni anaerobiche termofile. In dettaglio, presso la Fabbrica della Bioenergia del Politecnico di Milano, sono stati dapprima eseguiti test di biometanazione (BMP); successivamente, per meglio simulare le reali condizioni di funzionamento dei digestori a scala reale, i sacchetti sono stati sottoposti a prove di co-digestione in semi-continuo con il rifiuto alimentare.

Sebbene nelle prove di BMP sia stata osservata una buona degradabilità (>71%) dei sacchetti in bioplastica, le prove in semi-continuo hanno mostrato una degradabilità molto ridotta (<27%), confermata dallo stato fisico dei pezzi di sacchetti non degradati. Differenze riscontrate tra le tipologie di sacchetto esaminate sono parzialmente riconducibili a differenti affinità all’acqua.

Prospettive molto interessanti sono invece offerte dal sacchetto in carta, la cui degradabilità anaerobica nelle prove in semi-continuo (82%) è risultata anche superiore a quella delle prove di BMP (74%).

Pezzetti di sacchetti alimentati alle prove di digestione in semi-continuo in bioplastica (A e B) e in carta (C). Pezzetti di sacchetti non degradati estratti dalle prove di digestione in semi-continuo in bioplastica (D ed E) e in carta (F).

La pubblicazione è disponibile qui.

BAWL: un metodo alternativo per stoccare la CO2

Gli scenari di emissioni di gas serra con innalzamento delle temperature globali limitato a 1,5°C rispetto ai livelli preindustriali mostrano che le tecnologie di stoccaggio di CO2 sono indispensabili per conseguire la decarbonizzazione.

Data la disomogenea distribuzione geografica di formazioni geologiche sotterranee adatte allo stoccaggio di CO2, è quindi utile studiare metodi alternativi per lo stoccaggio. Uno di questi è BAWL (Buffered Accelerated Weathering of Limestone), un’evoluzione della tecnologia AWL già proposta da Rau e Caldeira nel 1999. Il processo alla base consiste nell’accelerazione del dilavamento delle rocce calcaree, un meccanismo che accade in natura con tempi dell’ordine dei millenni. La tecnologia BAWL propone di efficientare il processo AWL facendo reagire minori quantità di acqua di mare con CO2, carbonato di calcio (CaCO3) ed idrossido di calcio (Ca(OH)2). La reazione avviene lungo una condotta sottomarina alla fine della quale la CO2 sottoforma di bicarbonati è stoccata in maniera permanente a condizioni di pH simili a quelle del mare.

I risultati dell’analisi dei processi chimici che stanno alla base della tecnologia sono presentati nell’articolo disponibile gratuitamente al seguente link .

LCA applicata alla lavorazione dei metalli

È ora disponibile una nuova pubblicazione relativamente allo stato dell’arte dell’applicazione della metodologia LCA (Life Cycle Assessment) alla lavorazione dei metalli, con un focus specifico sul ruolo della flottazione. Sviluppata all’interno del progetto H2020 FineFuture, è frutto della collaborazione tra il gruppo di ricerca AWARE e l’Imperial College London, nella persona di Pablo Brito‑Parada. Lo studio ha messo in luce come il processo di flottazione sia tipicamente trascurato negli studi LCA nonostante la sua crescente rilevanza. Più in generale, la fase di arricchimento non viene dettagliata nei suoi sottoprocessi ed è spesso descritta utilizzando dati secondari ed obsoleti: ciò influenza negativamente la valutazione ambientale dell’intero settore metalmeccanico e minerario, e quindi l’LCA di molti prodotti.

La pubblicazione è disponibile qui o come pdf qui.

HANDS, salute e spazi urbani a Maputo

Da gennaio 2021 fino a luglio 2022 siamo coinvolti in un nuovo progetto di ricerca al servizio della cooperazione internazionale allo sviluppo, vincitore del Polisocial Award 2020.

HANDS (Health AND urban Space in Chamanculo) si propone di progettare in maniera inclusiva e sostenibile un laboratorio sociale per la produzione del disinfettante Polichina all’interno di Chamanculo C, un quartiere informale di Maputo, capitale del Mozambico. Qui il sito ufficiale e la pagina Facebook del progetto, con tutti gli aggiornamenti!

Il nostro gruppo è responsabile delle strategie di distribuzione della Polichina, con particolare riferimento ai contenitori per il disinfettante, e del vaglio di metodi per la gestione di rifiuti sanitari generati dall’emergenza COVID-19.

In particolare, i due filoni principali (su cui sono già stati avviati due progetti di tesi) sono:

  1. Ricircolo virtuoso di contenitori usati per la Polichina: strategie di riutilizzo dei contenitori usati (plastica/vetro), con particolare riferimento a metodi di raccolta, pulizia e disinfezione, e limiti di queste strategie, in qualsiasi contesto.
  2. Rifiuti sanitari al tempo del COVID-19: generazione di rifiuti sanitari e sua variazione in epoca COVID-19; metodi di trattamento e smaltimento dei rifiuti sanitari nei contesti a basso reddito; metodi di riduzione, trattamento e smaltimento dei rifiuti sanitari generati dalla pandemia COVID-19 in qualsiasi contesto, con particolare riferimento ai dispositivi di protezione individuali (guanti, mascherine), alle soluzioni implementabili a livello della popolazione (es. mascherine di stoffa altrimenti dette “di comunità”).
Chamanculo C, Maputo, Mozambico

Presentato il nuovo sottogruppo del gruppo di lavoro “Gestione e trattamento dei rifiuti” dell’Associazione Rete Italiana LCA

In occasione del 6th Transnational Learning Journey (TLJ#6), organizzato da Regione Lombardia per il progetto Interreg LCA4Regions, è stato presentato da Lucia Rigamonti lo studio in via di sviluppo di un sottogruppo recentemente costituito all’interno del gruppo di lavoro “Gestione e trattamento dei rifiuti” dell’Associazione Rete Italiana LCA e co-coordinato da Federica Carollo e Giuseppe Cecere. Il lavoro si pone l’obiettivo di mappare quanto e come le metodologie di Life Cycle Thinking (Life Cycle Assessment, Life Cycle Costing e social LCA) siano utilizzate dai policy maker in Italia nel campo della gestione dei rifiuti.

Un’analisi preliminare, fino ad ora condotta in base allo studio dei Piani Regionali di Gestione Rifiuti (PRGR) delle diverse Regioni italiane, ha evidenziato l’uso delle metodologie LCT in 7 Regioni su 20 (Lombardia, Friuli Venezia Giulia, Umbria, Piemonte, Emilia-Romagna, Basilicata, Puglia). Il lavoro contribuirà a fornire un’immagine chiara e dettagliata dei diversi studi condotti per la redazione dei PRGR, evidenziando inoltre possibili linee guida da tenere presente nell’implementazione di tali metodologie. 

La presentazione è disponibile nel sito del progetto Interreg LCA4Regions.

Sustainable waste management- towards sustainable humanitarian logistics.

We would like to invite you to an online event organized by the International Committee of the Red Cross (ICRC) under the title “The Analysis & Evidence Week 2021 – Data, data, data… but then what?” in which the results of our recent collaboration with the committee concerning garage waste management in humanitarian context will be presented by our research partner from Coventry university Dr. Hossein Zarei.

This is a public event that brings together humanitarian actors, the private sector, academia and beyond to discuss opportunities and challenges of data policies, methodologies and usage, while ensuring the analytical work is actionable and practices remain people-centered. Dr Hossein Zarei is holding a technical session on Monday 29th at 12:00 “Data to inform decision making for sustainable humanitarian logistics”, where he presents the results of the research project “Waste management at ICRC” conducted by Coventry University, Politecnico di Milano, and ICRC.

You can find the agenda and register for the event in the following link.

https://www.icrc.org/en/event/analysis-data-then-what

Due dottorati di ricerca appena conclusi!

I giorni 22 e 28 ottobre 2021, Giovanni Dolci e Stefano Puricelli hanno discusso le rispettive tesi di dottorato.

Il primo dottorato ha previsto la valutazione di come l’intera filiera di trattamento del rifiuto alimentare domestico sia influenzata dalla tipologia di sacchetto utilizzato per la raccolta. Gli attuali sistemi si basano principalmente sull’utilizzo di sacchetti in bioplastica. Anche se meno diffusa, esiste una tipologia alternativa di sacchetto in carta riciclata appositamente studiata per la raccolta del rifiuto alimentare.

In primo luogo, è stata analizzata la fase di stoccaggio domestico del rifiuto. Successivamente è stata considerata la fase di trattamento del rifiuto effettuando, presso la Fabbrica della Bioenergia del Politecnico di Milano, test di biometanazione (BMP) sui sacchetti per caratterizzarne il comportamento in condizioni anaerobiche. Per meglio simulare le reali condizioni di funzionamento dei digestori a scala reale, i sacchetti sono stati inoltre sottoposti a prove di co-digestione in semi-continuo con il rifiuto alimentare. Infine, sono state valutate le prestazioni ambientali dell’intera filiera di gestione del rifiuto alimentare tramite un’analisi del ciclo di vita (LCA), confrontando due sistemi in cui i sacchetti per la raccolta sono rispettivamente in bioplastica e in carta.

I risultati dell’intero studio mostrano, per tutte le fasi della filiera analizzate, un’influenza positiva associata all’utilizzo dei sacchetti in carta in luogo di quelli in bioplastica. In primo luogo, i sacchetti in carta garantiscono una maggiore perdita di peso durante la fase di stoccaggio domestico del rifiuto, con un minore rilascio di odori e percolato. I test BMP in condizioni mesofile e le prove di co-digestione in semi-continuo hanno evidenziato una degradabilità anaerobica dei sacchetti in bioplastica estremamente scarsa. Al contrario, il sacchetto in carta ha un’elevata compatibilità con il processo di digestione anaerobica. Infine, la LCA comparativa ha evidenziato una generale riduzione dei potenziali impatti ambientali con l’utilizzo di sacchetti in carta riciclata in luogo dei sacchetti di bioplastica; si è osservato tuttavia che la scelta dell’approccio metodologico ha un’influenza importante sui risultati.

Per approfondimenti sono disponibili tre pubblicazioni relative allo studio.

Dolci G., Catenacci A., Malpei F., Grosso M. 2021. Effect of paper vs. bioplastic bags on food waste collection and processing. Waste and biomass valorization, 12, 6293-6307.

Venturelli V., Dolci G., Catenacci A., Malpei F., Grosso M. 2021. Analisi sperimentale sulla degradazione anaerobica di sacchetti in carta o in bioplastica per la raccolta del rifiuto alimentare. Ingegneria dell’Ambiente, Vol. 8, n.3/2021.

Dolci G., Rigamonti L., Grosso M. 2021. Influence of the type of collection bag on the food waste treatment chain: a life cycle assessment. Waste Management & Research, 39 (10), 1317-1327.

Il secondo dottorato, cofinanziato da PoliMi e Innovhub-SSI, nonché congiunto con la VUB di Bruxelles, ha confrontato gli impatti ambientali di un’automobile alimentata con quattro miscele di benzina e combustibili rinnovabili. Le miscele, provate su un’automobile sia in laboratorio che in strada, sono state formulate in modo da essere già utilizzabili dall’attuale flotta circolante. I combustibili analizzati, prodotti da diverse biomasse, sono stati bioetanolo, bionafta, bio-ETBE, e metanolo (modellizzato nell’LCA come biometanolo ed e-metanolo). L’automobile tradizionale è stata anche posta a confronto con un’automobile elettrica. Eccetto per bioetanolo e bio-ETBE da grano, tutti i combustibili rinnovabili miscelati permettono una riduzione, seppur modesta, dell’impatto sul cambiamento climatico (da 0,8% a 10,2%), a confronto con l’auto a benzina. La bionafta ha contribuito al miglior risultato (-10,2%), ma gli effetti da cambiamento di destinazione d’uso dei terreni (land-use change) connessi all’olio di palma utilizzato per la sua produzione devono essere evitati, in quanto potrebbero annullare i benefici. L’automobile elettrica permette potenzialmente di ridurre del 41% le emissioni di gas serra rispetto all’auto a benzina. Sebbene l’uso di miscele parzialmente rinnovabili e l’uso di elettricità riducano gli impatti di cambiamento climatico e uso di risorse fossili, per le altre 14 categorie di impatto il quadro è più vario.

E’ possibile richiedere la tesi di dottorato all’indirizzo email stefano.puricelli@polimi.it.