Progetto: “Energia in gioco” I.T.C.”PADRE A.M. TANNOIA” RUVO DI PUGLIA Produzione di Energia Elettrica da Rifiuti Urbani, Biomasse e Residui Biologici 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 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. BIOMASSE

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 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. 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.

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

PRODUZIONE DI ENERGIA MEDIANTE LE BIOMASSE

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

PROCESSO DI DIGESTIONE ANAEROBICA 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

CICLO DI PRODUZIONE DI BIOGAS 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 DISCARICHE 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. DISCARICHE

Impianto di Combustione

CENTRALE TERMOELETTRICA A CARBONE 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. 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. No alle discariche

GLI INCENERITORI?

? ? ? ? ?

BIOCOMBUSTIBILI 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 COLZA CAMPO DI GIRASOLI PANNOCCHIE

DISCARICHE DI RIFIUTI ILLEGALI 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

DISCARICA DI RIFIUTI TOSSICI 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 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, TERMOVALORIZZATORI

COME FUNZIONA UN INCENERITORE 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 dagli GASSIFICATORE altri 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.

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. Conclusione 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.

! ! ! ! !

ISTITUTO TECNICO PER IL COMMERCIO “PADRE A.M. TANNOIA” SEDE STACCATA DI RUVO DI PUGLIA 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. Anno Scolastico 2006 - 2007 I DOCENTI Prof. SUMMO Mariano Prof.ssa MINERVINI Francesca LE CLASSI 2^A – 2^B IGEA 2^D ITER IL DIRIGENTE SCOLASTICO Prof. Aldo Diego Colonna