10. LA PIRO-GASSIFICAZIONE DEI RIFIUTI: RISULTATI E DISCUSSIONE
10.7 Indici di prestazione energetica
Ai fini di una più accurata valutazione delle prestazioni energetiche delle miscele prese in esame e quindi dell’influenza che le diverse frazioni merceologiche hanno su di esse, sono stati presi in considerazione gli indici di prestazione energetica, già ampiamente descritti nella parte di ricerca bibliografica. Di seguito, si riportano i due indici presi in esame per le valutazioni sulle prestazioni energetiche delle miscele di frazioni merceologiche sottoposte alle prove di piro-gassificazione su scala di laboratorio, i cui risultati analitici sono già stati presentati nei paragrafi precedenti.
Efficienza gas a freddo (Cold Gas Efficiency, CGE): è il rapporto tra l'energia chimica del
syngas prodotto (ottenuta come portata syngas moltiplicato per il suo potere calorifico inferiore) e l'energia chimica dei rifiuti alimentati all'impianto (ottenuta come portata dei rifiuti moltiplicato per il loro potere calorifico inferiore):
Efficienza di conversione del carbonio ECR (Energetic Carbon Ratio) riferito ad 1 kg di
rifiuto. Il fattore di ponderazione pari a 5 per il Metano è dato dal fatto che il suo PCI è 5 volte quello del CO:
Nella Tabella 54 si riporta il confronto tra i valori attesi di CGE per le diverse miscele (calcolati a partire dai valori teorici ottenuti per le singole frazioni merceologiche presenti nelle miscele e la percentuale della frazione stessa presente in miscela) ed i valori ottenuti impiegando i risultati sperimentali, elaborati calcolando i quantitativi di singolo gas prodotto per ciascuna prova.
Tabella 54. Confronto tra valori teorici e sperimentali di CGE. (Freccia rossa = effetto anti-sinergico; Freccia verde = effetto sinergico)
Dall’analisi dei dati in Tabella 54 emerge che per tutte le miscele analizzate, fatta eccezione di MIX1, MIX2 e MIX3, è possibile affermare la presenza di un effetto di tipo sinergico, la cui entità è riportata nella colonna “Incremento %”: valori positivi di tale percentuale denotano un comportamento alla piro-gassificazione migliore rispetto a quanto potrebbe essere ipotizzato per semplice additività. Tali percentuali, inoltre, variano da un minimo del 5% di effetto sinergico, fino ad un massimo del 97%, ottenuto per la miscela “Sottovaglio + Tessile”.
Miscele CGE teorico CGE sperimentale Dev.st (±) Incremento % Effetto MIX1 (P+C) 0,230 0,220 0,03 -4,35 ↓ MIX2 (P+T) 0,190 0,175 0,03 -7,89 ↓ MIX3 (T+C) 0,120 0,090 0,01 -25,00 ↓ MIX4 (P+SV) 0,185 0,196 0,03 5,95 ↑ MIX5 (SV+C) 0,115 0,153 0,02 33,04 ↑ MIX6 (SV+T) 0,070 0,138 0,01 97,14 ↑ MIX7 (SV+T+C) 0,100 0,126 0,03 26,00 ↑ MIX8 (P+T+C) 0,180 0,294 0,03 63,33 ↑ MIX9 (P+SV+C) 0,170 0,205 0,02 20,59 ↑ MIX10 (P+T+SV) 0,150 0,272 0,04 81,33 ↑
In aggiunta, è possibile osservare come la presenza del sottovaglio comporti sempre un incremento delle qualità energetiche delle miscele rispetto ai valori attesi. Tale osservazione conferma quanto in precedenza già presentato, circa l’analisi e l’interpretazione dei dati “grezzi” ottenuti dalle prove di piro-gassificazione per le miscele testate.
Le miscele a due componenti in cui non è presente il sottovaglio, invece, presentano un effetto anti-sinergico (MIX1, MIX2 e MIX3): ciò è probabilmente dovuto ad una “competizione” tra le diverse frazioni merceologiche presenti in miscela che determinano un peggioramento delle prestazioni energetiche del rifiuto rispetto al comportamento “teorico”.
Unica eccezione a tale comportamento si rileva essere la MIX8 (Plastica + Tessile + Carta), poiché, pur non contenendo la frazione sottovaglio, presenta un notevole incremento delle prestazioni energetiche rispetto al valore atteso (ca. 60% di effetto sinergico). E’ ipotizzabile quindi che, all’aumentare delle frazioni presenti in miscela, diverse dal sottovaglio, sia presente una “competizione” di tipo costruttivo e con effetto positivo per il processo di pirogassificazione, che determina un miglioramento delle qualità energetiche della miscela. In Tabella 55 sono riportati i risultati ottenuti per l’indicatore di prestazione energetica ECR, calcolati con lo stesso principio esposto per CGE. Confrontando i dati in Tabella 55 con quelli della Tabella 54, si può osservare in primo luogo che tutte le miscele che presentano un effetto non additivo di tipo sinergico per il CGE mostrano lo stesso tipo di effetto anche per il parametro ECR. Anche la miscela MIX2 mostra lo stesso comportamento, ma in questo caso di tipo anti-sinergico (o sinergico negativo). Si notano invece risultati discordanti per quanto riguarda le miscele MIX1 e MIX3, relativamente ai due indicatori di prestazione energetica considerati: esse mostrano, infatti, un comportamento non additivo anti- sinergico per quanto riguarda il parametro CGE mentre, per l’ECR, si osserva un effetto sinergico positivo.
Tabella 55: Confronto tra valori teorici e sperimentali di ECR. (Freccia rossa = effetto anti-sinergico; Freccia verde = effetto sinergico)
Tuttavia, analizzando in maniera più dettagliata i dati in Tabella 55, si può osservare che alcuni campioni, più precisamente le miscele MIX1, MIX2, MIX3, MiX4 e MIX9, presentano un’alta variabilità dei risultati ottenuti: per tale motivazione è difficile attribuire con certezza quale tipo di fenomenologia sia presente in queste miscele.
Inoltre, non considerando le deviazioni standard, si può vedere come quest’ultime presentino il minor incremento percentuale che, in alcun casi, risulta essere addirittura negativo, sia per il CGE che per l’ECR.
Quindi, alla luce di quanto osservato, è ragionevole considerare tali miscele tra quelle peggiori ai fini di una scelta per il processo di piro-gassificazione.
Confrontando e analizzando i dati presentati in Tabella 54 e Tabella 55, si osserva come la miscela MIX6 mostri il miglior incremento percentuale sia per quanto riguarda il CGE che l’ECR. Visto che nelle altre miscele a due componenti in cui è presente la frazione tessuti (MIX2 e MIX3) si verificano dei peggioramenti per entrambi i parametri, è chiaro che il netto incremento di quest’ultimi nella MIX6, rispetto ai valori attesi, sia dovuto alla presenza della frazione sottovaglio.
Pertanto, sulla base di quanto appena evidenziato, è interessante porre inizialmente l’attenzione sulle miscele a tre componenti in cui sono presenti le frazioni tessuti e sottovaglio, nello specifico le miscele MIX7 e MIX10.
Miscele ECR teorico ECR sperimentale Dev.st (±) Incremento % Effetto MIX1 (P+C) 1,38 1,52 0,43 10,55 ↑ MIX2 (P+T) 1,28 1,00 0,38 -21,57 ↓ MIX3 (T+C) 0,31 0,32 0,05 3,23 ↑ MIX4 (P+SV) 1,32 1,34 0,35 1,90 ↑ MIX5 (SV+C) 0,35 0,47 0,08 34,29 ↑ MIX6 (SV+T) 0,25 0,55 0,07 120,00 ↑ MIX7 (SV+T+C) 0,30 0,52 0,20 73,33 ↑ MIX8 (P+T+C) 0,98 1,53 0,34 56,60 ↑ MIX9 (P+SV+C) 1,00 1,07 0,47 7,00 ↑ MIX10 (P+T+SV) 0,94 1,71 0,29 82,50 ↑
Dal confronto dei dati presenti nelle suddette tabelle, si nota che la MIX10 presenta, rispetto alle altre miscele a tre componenti, il miglior incremento percentuale per entrambi i parametri, seguita dalla MIX7.
Tuttavia, dal confronto dei valori sperimentali, si vede che MIX10 presenta valori maggiori sia per il CGE che per l’ECR: ciò è probabilmente dovuto alla presenza della frazione plastica in tale miscela.
Valori dei parametri sperimentali simili a quelli della MIX10 è possibile riscontrarli nella miscela MIX8. Ciò nonostante, quest’ultima presenta, sia per il CGE che per l’ECR, incrementi percentuali minori rispetto a quelli mostrati da MIX10.
Considerando il fatto che le miscele in questione hanno in comune le frazioni plastica e tessuti, anche in questo caso è lecito attribuire il miglioramento dell’indicatore ECR alla frazione sottovaglio (l’indicatore CGE è, sostanzialmente, confrontabile tra le due miscele). Sembrerebbe quindi, sulla base delle osservazioni relative alle qualità energetiche delle miscele in esame, che la MIX10 fosse quella più idonea al processo di piro-gassificazione.