Introduzione alla Prevenzione dell’Inquinamento.

Introduzione alla Prevenzione dell’Inquinamento.

Prof. Attilio Citterio

Dipartimento CMIC “Giulio Natta”

https://iscamapweb.chem.polimi.it/citterio/education/course-topics/

School of Industrial and Information Engineering Course 096125 (095857)

Introduction to Green and Sustainable Chemistry

Inquinamento e Rifiuti.

In UE la Direttiva 2008/98/EC Articolo 3(1)* definisce rifiuto ‘qualsiasi sostanza o oggetto che il detentore scarta o intende o è richiesto di

smaltire’. Ciò rappresenta potenzialmente un’enorme perdita di risorse sotto forma sia di materiali che di energia; inoltre, la gestione e lo smaltimento dei rifiuti può comportare seri impatti ambientali. Le discariche, per esempio, occupano terreni e possono causare inquinamento dell’aria, dell’acqua e del suolo, mentre l’incenerimento può provocare emissioni di pericolosi inquinanti atmosferici.

I rifiuti possono causare, se non adeguatamente trattati, inquinamento di:

 Aria

 Acqua

 Suolo

La quantificazione dei rilasci di Composti Tossici da Rifiuti Industriali e Municipali è perciò indispensabile a delineare le problematiche e le soluzioni che questo ambito comporta.

Il 2 luglio 2014, la Commissione UE ha adottato una proposta legislativa per rivedere il riciclaggio e altri obiettivi sui rifiuti contenuti nella Waste Framework Directive 2008/98/EC, nella Landfill Directive 1999//31/EC e nella Packaging Waste Directive 94/62/EC.

http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/;ELX_SESSIONID=JVV0T2HQSj6ykBx8hXhwRzKzpyFgpy49TLLnpCyQ8vZnvyckT2y1!- 1416663925?uri=CELEX:02002R2150-20090420

Gerarchia dei Rifiuti.

La Direttiva europea 2008/98/Ce del 19 novembre 2008, definisce una "gerarchia dei rifiuti" che

stabilisce in generale un «ordine di priorità» di ciò che costituisce «la migliore opzione ambientale nella normativa e nella politica dei rifiuti».

In testa alla gerarchia figura la

prevenzione, Segue poi la preparazione per il riutilizzo, viene poi il riciclaggio, ossia qualsiasi operazione di recupero, segue poi il recupero diverso dal

riciclaggio, come il recupero di energia, e, infine, segue lo smaltimento che

consiste in qualsiasi operazione diversa dal recupero.

Prevenzione

Preparazione per il ri-uso

Riciclaggio

Altri recuperi

Smalti- mento

Gerarchia dei Rifiuti

Volume dei rifiuti

Rifiuti Industriali e Municipali.

• Rifiuto industriale è un rifiuto di processo associato alla produzione.

– Questo rifiuto è classificato come pericoloso e non pericoloso, in dipendenza dalla sua composizione.

– Le normative in merito variano molto tra le nazioni e la UE ha avuto un ruolo regolatorio importante per unificare le norme in Europa

– L’approccio UE alla gestione dei rifiuti si basa su 3 principi: prevenzione, riciclaggio/riuso e miglioramento dello smaltimento finale e monitoraggio.

– Ogni anno, le industrie in UE generano e gestiscono 2400 milioni di tonnellate di rifiuti industriali non pericolosi in discariche mentre 100 milioni di tonnellate (4.0 % del totale) sono classificate come rifiuti pericolosi. (vedere la tabella della prossima pagina)

– I Rifiuti Municipali in UE costituiscono solo circa il 10 % dei totale dei rifiuti prodotti. Però, essi hanno un alto profilo politico visto il loro

complesso carattere, legato alla composizione, alla distribuzione tra le molte fonti di rifiuti e i legami con i modelli di consumo.

Generazione di rifiuti in UE, 2010 (1 000 ton).

Rifiuti da attività economiche e

residenziali Agricoltura, foreste & pesca

(Sezione A)

Mineraria &

cave (Sezione B)

Produzione (Sezione C)

Energia (Sezione D)

Costruzioni &

demolizioni (Sezione F)

Altre attività economiche (Sezioni E e

G - U)

Residenziali Totale di cui,

pericolosi

EU-28 2.505.400 101.370 39.440 671.780 275.580 86.040 859.740 354.230 218.590

EU-27 2.502.240 101.300 39.420 671.750 274.950 85.930 859.730 351.870 218.590

Belgio 62.537 4.479 231 1.701 14.543 1.210 18.165 22.008 4.679

Bulgaria 167.203 13.542 618 150.214 3.306 8.032 79 2.557 2.396

Repubblica Ceca 23.758 1.363 114 115 4.202 1.540 9.354 5.099 3.334

Danimarca 20.965 1.784 201 41 1.919 517 3.176 12.676 2.436

Germania 363.545 19.931 256 24.493 48.981 9.087 190.990 53.426 36.312

Estonia 19.000 8.962 110 6.453 3.716 6.534 436 1.320 430

Irlanda 19.808 1.972 101 2.196 3.259 334 1.610 10.578 1.730

Grecia 70.433 292 5 44.793 4.941 11.029 2.086 2.381 5.198

Spagna 137.519 2.991 5.817 31.732 16.480 2.339 37.947 20.006 23.198

Francia 355.081 11.538 1.682 1.053 20.382 993 260.226 41.439 29.307

Croazia 3.158 73 14 29 634 108 8 2.365 0

Italia 158.628 8.543 311 706 35.928 2.660 59.340 27.204 32.479

Cipro 2.373 37 129 382 132 3 1.068 198 461

Latvia 1.498 68 68 1 375 25 22 314 694

Lituania 5.583 110 456 7 2.653 68 357 782 1.261

Lussemburgo 10.440 379 3 18 498 2 8.731 803 385

Ungheria 15.735 541 488 87 3.134 2.718 3.072 3.372 2.865

Malta 1.288 17 3 0 9 1 989 149 138

Olanda 119.255 4.421 3.948 184 14.094 1.156 78.064 12.737 9.072

Austria 34.883 1.473 550 269 2.958 453 9.010 17.019 4.623

Polonia 159.458 1.492 1.543 61.547 28.618 20.291 20.818 17.751 8.890

Portogallo 38.347 1.625 193 1.206 9.766 456 11.071 10.193 5.464

Romania 219.310 666 18.353 177.404 7.862 5.888 238 3.438 6.127

Slovenia 5.159 120 141 12 1.517 558 1.509 694 728

Slovacchia 9.384 415 526 166 2.669 878 1.786 1.641 1.719

Finlandia 104.337 2.559 2.772 54.851 15.211 1.445 24.645 3.732 1.681

Svezia 117.645 2.528 309 89.026 7.823 1.479 9.381 5.589 4.038

Inghilterra 259.068 9.447 494 23.092 19.970 6.239 105.560 74.764 28.949

Liechtenstein 312 8 0 12 32 0 0 268 0

Norvegia 9.433 1.763 195 366 2.687 28 1.543 2.385 2.229

FYR di Macedonia 2.328 150 0 855 1.017 4 0 0 451

Serbia 33.623 11.145 0 26.458 1.146 6.019 0 0 0

Turchia 783.423 0 0 723.791 11.406 18.578 0 60 29.587

Fonte: Eurostat (online data code: env_wasgen)

Generazione di rifiuti, con l’esclusione dei maggiori rifiuti minerali, EU-27, 2004–10.

(1) Fonte: Eurostat (online data code: env_wasgen)

Agricoltura,

foreste e pesca Estrazione di

minerali Produzione Energia Reflui idrici Costruzioni Altri settori Casalinghi

2004 78,3 10,4 269,2 91,7 126,7 39,0 131,7 205,0

2006 72,7 7,1 248,4 99,5 129,8 45,2 142,0 210,9

2008 46,3 10,3 240,5 88,7 148,7 43,6 125,4 212,0

2010(¹) 39,1 8,0 215,8 83,4 183,1 54,8 130,4 212,1

0 50 100 150 200 250 300

2004 2006 2008 2010(¹)

Trattamento dei Rifiuti in EU, 2010.

Totale Recupero

Energetico

Incenerimento senza recupero energetico

Recupero diverso dal recupero energetico

Smaltimento diverso dall’incenerimento

EU-28 2.338.730 89.650 42.280 1.145.110 1.061.680

EU-27 2.336.140 89.530 42.260 1.144.710 1.059.640

Belgio 30.358 4.797 1.975 20.414 3.172

Bulgaria 159.852 144 2 1.819 157.886

Repubblica Ceca 18.247 767 55 13.220 4.204

Danimarca 11.343 2.749 0 6.767 1.828

Germania 349.564 28.423 12.646 241.563 66.932

Estonia 17.953 336 0 5.956 11.661

Irlanda 9.421 168 43 3.356 5.854

Grecia 70.390 126 21 11.722 58.520

Spagna 132.688 2.523 412 80.289 49.464

Francia 336.021 14.241 7.809 200.677 113.294

Croazia 2.585 110 24 403 2.048

Italia 127.156 2.373 6.092 93.037 25.655

Cipro 2.371 7 7 1.381 976

Latvia 1.006 63 0 312 630

Lituania 4.546 111 2 1.062 3.371

Lussemburgo 12.546 32 124 6.286 6.105

Ungheria 13.424 859 82 5.125 7.357

Malta 1.202 0 7 129 1.065

Olanda 113.640 5.835 3.552 57.563 46.691

Austria 29.751 1.364 1.649 14.982 11.756

Polonia 146.580 3.804 369 109.695 32.712

Portogallo 20.115 2.343 419 7.583 9.771

Romania 212.858 1.507 75 16.561 194.716

Slovenia 5.638 282 35 3.885 1.436

Slovacchia 7.692 255 66 3.559 3.812

Finlandia 105.630 9.847 389 31.999 63.395

Svezia 110.476 6.261 87 16.587 87.541

Inghilterra 285.674 316 6.343 189.183 89.832

Norvegia 6.292 1.280 276 2.566 2.170

FYR di Macedonia 2.106 0 1 331 1.775

Serbia 33.059 26 1 565 32.466

Turchia 777.471 126 27 197.216 580.102

Fonte: Eurostat (online data code:,

Inquinamento dell’Aria.

L’inquinamento dell’aria è dovuto al rilascio di composti volatili da diverse fonti e comporta molti effetti rilevanti sull’ambiente e sull’uomo:

 Effetto serra

 Riduzione stato dell’ozono

 Acidificazione

 Formazione di smog

 Eutrofizzazione

 Salute umana

 Salute ecosistema

TIPI DI INQUINANTI ATMOSFERICI

1. Inquinanti Primari: emessi direttamente in atmosfera

2. Inquinanti Secondari: gli inquinanti primari reagiscono nell’aria a formare nuovi composti

Fonti di Composti Tossici nell’Aria.

Emissioni abituali da Sorgenti Stazionarie

Rilasci Accidentali Incendi

Sorgenti Mobili

Ogni anno, milioni di tonnellate di inquinanti tossici

sono rilasciati nell’atmosfera sia

da fonti naturali che provocate

dall’uomo

Fonti industri

ali; 26

Altre Fonti;

24 Fonti

mobili;

50

Composti Chimici nelle Emissioni.

• Principali inquinanti (gassosi)

 CO

 NH₃

 VOC (non metallici)

 NO_x

 SO_x

• Metalli pesanti

 As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn

• POP (inquinanti organici persistenti)

 PAH, benzo(a), benzo(b) …

• PM (materiali particolati)

 PM10, PM2.5, TSP

Criteri per gli Inquinanti Atmosferici.

L’EPA usa sei "criteri inquinanti" come indicatori della qualità dell’aria:

• Biossido di Azoto: NO₂

– Gas bruno irritante del sistema respiratorio originato dalla combustione di composti azotati (e di N₂ dell’aria) -- NO_x somma di NO, NO₂, e altri ossidi di N

• Ozono: O₃ a livello suolo (bassi strati dell’atmosfera)

– Costituente primario dello smog urbano (reazione VOC+ NO_x +calore +luce solare)

• Monossido di Carbonio : CO

– prodotto di combustioni incomplete, riduce la capacità di trasporto di O₂ del sangue

• Piombo: Pb

– tossico per fegato, reni, organi produttori del sangue (il (C₂H₅)₄Pb nella benzina è vietato ma il Particolato (PM10-2.5) al Pb è ancora presente

• Biossido di Zolfo: SO₂

 Formato nella combustione di materiali contenti S (carbone, petrolio) e in fonderia, è il precursore, assieme agli NO_x, delle piogge acide.

Classificazione delle

http://www.eea.europa.eu/publications/EMEPCORINAIR4.

S. settori Descrizione

1 Settore Energia da Combustione, servizi, raffinerie 2 Piccole fonti di Combustione (residenziali)

3 Combustione nell'industria

4 Emissioni di Processo (industria)

5 Miniera e estrazione di combustibili fossili 6 Uso di Solventi, uso di prodotti

7 Trasporti stradali

71 Benzine per trasporti su strada 72 Diesel per trasporti su strada 73 Diesel per trasporti su strada

74¹⁾ Diesel per trasporti su strada-emesso (volatilizzazione)

75²⁾ Trasporti su strada non emessi (pneumatici, rotture, usura stradale)

8 Trasporti non su strada 9 Trattamenti scarti

10 Agricoltura

1) Rilevante per emissioni NMVOC 2) Rilevanti per emissioni PM

“SNAP” Nomenclatura Scelta per fonti di inquinamento dell'Aria

http://www.airnow.gov

0-50 Buono

51-100 Moderato 101-150 Insalubre per

gruppi sensibili 151-200 Insalubre 201-300 Molto Insalubre 300-500 Pericoloso

Andamenti delle Emissioni di NO

, VOC, SO

e PM10 (1940-1998 US).

Fonte: Latest Findings on National Air Quality:

1999 Status and Trends EPA EPA-454/F-00-002

Confronto emissioni 1970 vs.1999

0 20 40 60 80 100 120 140

CO Nox VOC SO2 PM10

Million tons

1970 1999

0 50 100 150 200 250

1

Fonti Energetiche Usate dall’uomo – Andamento Storico.

1850 1900 1950 2000

Gas

Petrolio

Nucleare

Carbone

Legno

0 20 40 60 80 100

Anno

Andamento delle Aree Forestali.

Variazione nelle aree forestali tra il 1990 e il 2000 e tra il 2000 e il

2010 (Milioni di ettari per anno)

Fonte: ONU report 2011

-4,1

-0,8

0,8

-0,3 0,0

-4,2 -3,4

2,2

0,7 0,0

-0,7

-4,0

-5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0

Africa Asia Europa

America Nord e

Centrale Oceania

Sud America

Guadagno netto Perdita netta

1990-2000 2000-2010 1990-2000 2000-2010

Distribuzione della Popolazione e del GNP

nel Mondo (2011).

Consumi Energetici pro Capite per Regione (2010).

0 50 100 150 200 250 300 350

Mondo Africa Asia e Pacifico

Europa e Centro

Asia

America Latina

Nord America

Est Asia consumo energetico pro capite (Gj) consumo totale di energia (Pj)

Emissioni Pro Capite di CO

per Nazione (2012).

www.worldenergyoutlook.org/energyclimatemap

Figura 1.1 – Emissioni di CO₂connessi all’energia per paese

Figura 1.4 – Emissioni di CO2connessi all’energia e intensità di CO2in alcune regioni.

Andamenti della Riduzione di Emissioni di

Veicoli Pesanti in EU dal 1980 al 2010.

Possibili Tecniche di Pulizia dell'Aria Contaminata con VOC.

Purificazione di Aria Inquinata

Ossidazione Assorbimento Lavaggio Condensazione

Termici Catalitici Processo a Letto-Fisso

Processo a Letto-Fluidiz.

Condensazione diretta

condensazione indiretta

Desorbim.

Vapore

Desorbim.

gas inerte Processi a cicli di

temperatura/pressione

Inquinamento dell'Acqua.

Quasi tutte le attività umane possono/hanno impatto negativo sull'acqua.

La qualità dell'acqua è influenzata sia da fonti puntiformi dirette che da inquinamento diffuso derivanti da popolazione urbana e rurale, emissioni industriali e allevamenti. La fonte principale di inquinamento diffuso è l'allevamento mentre le fonti puntiformi più rilevanti sono il trattamento dei reflui e le discariche industriali. Per l'agricoltura, gli inquinanti chiave sono l'alimentazione, i pesticidi, i sedimenti e i microbi fecali.

Le sostanze che consumano ossigeno e i composti chimici pericolosi sono per lo più associati a fonti puntiformi di scarti.

In base agli attuali standard di qualità dell'acqua, più del 70 % dei fiumi e estuari e 60 % dei laghi soddisfano gli obiettivi imposti dalle leggi.

• Alcuni dei rischi associati all'inquinamento delle acque includono:

– Emissioni di inquinanti da terreni agricoli – Reflui liquidi dalle città

– Discariche non gestite correttamente

Fonti di Inquinamento Puntiformi e Non Puntiformi.

FONTI PUNTIFORMI

• Scarichi idrici, sia municipali che industriali

• Dilavamento e percolato da siti di discariche

• Dilavamento ed infiltrazioni da recinti e stalle di animali

• Dilavamento da miniere, campi petroliferi, e siti industriali non infrastrutturati

• Alluvioni in città ad alta popolazione (> 100 000)

• Dilavamenti da grandi siti costruiti

• Straripamenti da fogne e scarichi idrici

FONTI NONPUNTIFORMI

• Dilavamento da agricoltura inclusi i rilasci da campi irrigati

• Dilavamento da pascolo e recinti

• Dilavamento urbano da aree sia infrastrutturate che non (>100 000 p)

• Percolato infetto e dilavamento da fosse biologiche

• Dilavamento da piccoli siti di costruzioni

• Dilavamento da miniere abbandonate

• Deposizione atmosferica su acque superficiali

• Attività sul terreni che generano contaminanti.

Qualità dell’Acqua Balneabile in EU (2013).

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/bathing- water-directive-status-of-bathing-water-6

Disaccoppiamento delle Emissioni TOC in acqua (EU) dal valore aggiunto lordo nell’industria chimica (2012).

http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/member-states-reporting-art-7-under-the-european-pollutant-release-and-transfer-register- e-prtr-regulation-7

Tecniche Possibili per la Pulizia di Acque Contaminate con Solventi.

La scelta di processi che portano al possibile recupero di solventi da soluzioni diluite sono:

 decantazione

 estrazione con solvente

 separazione con membrane

 assorbimento

 strippaggio con aria

 Strippaggio con vapore

Sistema di strippaggio con vapore per la pulizia di reflui.

Condensatore

Lavaggio

Vapore

Scambiatore di calore

Alim. 37.8°C 43.3°C

92.8°C 100°C

Inquinamento da Rifiuti Solidi (Industriali e Municipali).

Rifiuto solido è definito nella EU dalla Direttiva 2008/98/EC Articolo 3(1)*

e classificato secondo il codice di classificazione dei rifiuti, anche noto come codice EWC (European Waste Catalogue).

• Rifiuto Solido Industriale

• È il rifiuto di processo associato alla produzione a tutti i livelli.

• Rifiuto Solido Municipale

• include rifiuti quali beni durevoli, beni non durevoli, contenitori e imballaggi, scarti di cibo, abbigliamento dismesso, rifiuti misti inorganici da fonti residenziali, commerciali, istituzionali e industriali.

*http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32008L0098

Regolamento E-PRTR, Norma 21.

Rifiuto non- pericoloso (nel paese o fuori confine)

Rifiuto

pericoloso (nel paese)

Rifiuto

pericoloso (fuori confine)

Identificazione della struttura

Impianto trattamento dei reflui fuori sede

aria

acqua

terra Struttura

EU - Guidance Document for the implementation of the European PRTR, 2006

E-PRTR = The European Pollutant Release and Transfer Register

Visione d’insieme delle Schede di Notifica per le Strutture che Ricadono sotto l’E-PRTR.

Rilascio Quant.¹ M/C/E³ Metodo usato

in aria kg/anno X X

in acqua kg/anno X X

nel suolo kg/anno X X

Trasferimento fuori sede di:

Quant. M/C/E³ Metodo Usato⁴⁾

Nome e indirizzo del recuperatore/

smaltitore

Indirizzo sito ricevente

il

trasferimento

Inquinanti nei reflur⁵ kg/anno X x

Rifiuto da smaltire (D) t/anno x x

non-pericoloso da recuperare(R) t/anno x x

Rifiuto pericoloso da smaltire (D) t/anno x x

nel paese da recuperare(R) t/anno x x

Rifiuto pericoloso da smaltire (D) t/anno x x x x

Fuori confine da recuperare(R) t/anno x x x x

1) Le quantità sono i totali dei rilasci da tutte le attività deliberate, accidentali, abituali e non-abituali nei siti della struttura o di trasferimento fuori sede. ²⁾ La quantità totale di ogni inquinante che supera la soglia specificata nell’Allegato II; in aggiunta, si devono riportare separatamente ogni dato che si riferisce a rilasci accidentali comunque disponibili. ³⁾ si deve indicare se le informazioni riportate si basano su misure (M), calcoli (C) o stime (E). Cap. 1.1.11 della guida. ⁴⁾Se i dati sono misurati o calcolati, si deve indicare il metodo di misura e/o il metodo di calcolo. Per altre sotto-divisioni della colonna si veda il cap. 1.1.11.5. ⁵⁾trasferimento fuori confine di ogni inquinante destinato al trattamento reflui che supera le soglie dell’All II.

Tipi di Rifiuti Casalinghi.

0%

40%

10%

30%

20%

Metalli Organici Plastiche Vestiti Prodotti Chimici Carta e Cartone Vetro

Il grafico ripartisce i tipi di materiali che vanno a finire nella spazzatura! (fonte: Waste Watch 2010 - UE)

% di Rifiuti Domestici

Andamenti in EU dei Rifiuti Solidi.

Gestione municipale e industriale: da raccolta semplice a fasi complesse di post-raccolta (selezione, riciclo, smaltimento).

• Richiede investimenti, abilità gestionali e tecnologia

• La tendenza è per l’integrazione verticale (cioè raccolta > incenerimento) e integrazione orizzontale (cioè gestione di rifiuti municipali e industriali)

• Settore Privato

• Da piccoli appaltatori a grandi compagnie integrate

• Tendenza verso la concentrazione nella maggior parte del mercato

• Settore Pubblico

• Spesso organizzato in strutture aziendali;

talvolta prevedono acquisizione o fusioni con altre municipalità

• Alcune re-municipalizzazioni.

CIRIEC WP11/07

20%

6%

40%

19%

15%

Glass Metals Paper and board Plastics Wood

Prestazioni degli Stati Membri UE nel

Riciclaggio degli Imballaggi (%, Dati 2011).

Fonte: Eurostat.

http://epp.eurostat.ec.europa.eu/statistics_explained/index.php/Packaging_waste_statistics

Aspetti della Raccolta Differenziata della Plastica (Italia 2010).

Totale raccolta pro capite 2010:

Nord Italia 14.5 kg Centro Italia 8.3 kg Sud Italia 6.3 kg

Aumento della raccolta rispetto al 2009: 4%

Complessivamente nel 2010 in Italia sono state raccolte 615.000 t di imballaggi di plastica (210 kt da MULTI e 404 kt da MONO), pari a 7 volte il volume della Grande Piramide d’Egitto.

PET HDPE Film

Plastiche miste

Fonte: COREPLA

Aspetti del Recupero delle Plastiche (Europa 2014).

Nel 2014 il riciclo delle plastiche e il recupero energetico ha raggiunto il 69.2%.

Nel 2014, 25.8 milloni di tonnellate di scarti di plastiche post-consumo sono finiti nel circuito dei reflui. Il 69.2% è stato recuperato mediante processi di riciclo e recupero energetico mentre il 30.8% è ancora mandato in discarica.

Reciclo;

29,7

Recupero energetico

; 39,5 Discarica;

30,8

25.8 mt di scarti di plastic

post-consumo

Plastics– the Facts 2015 – Plastic Europe

Origine e Evoluzione dei Prodotti Farmaceutici e Personali (PPCP) nell’Ambiente.

http://www.epa.gov/ppcp/

0 2 4 6 8 10 12 14

kg/persona/anno

Consumo di Detergenti per Persona in

Diciotto Nazioni Europee (2000-2010).

Farmaci e Prodotti per la Cura Personale (PPCP) nelle Acque Reflue.

La diffusa presenza di farmaci e di prodotti per la cura personale (PPCP) nelle acque superficiali e nelle acque sorgive ha portato alla necessità di capire

meglio la loro trattabilità ed efficienza di rimozione nei processi di trattamento.

Recentemente si è proposto un possibile schema di trattamento.*

S. Zhang et al. Water Research, 2016, 105, 85-96.

Rimozione PPCP

Pre- ozonizzazione

(2 mg/L) Pre- ozonizzazione

(2 mg/L)

Flottazione con aria disciolta

Flottazione con aria disciolta Flottazione

con aria disciolta

Flottazione con aria disciolta

Ozonizzazione Intermedia

(2 mg/L)

Clorurazione Intermedia

(4.2 mg/L)

Clorurazione Intermedia

(2.6 mg/L) Flottazione

con aria disciolta

Filtrazione a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

Filtrazione a doppio mezzo

(EBCT: 6 min) Filtrazione a doppio mezzo

(EBCT: 6 min) Clorurazione

Intermedia (2.6 mg/L)

Filtrazione a doppio mezzo

(EBCT: 6 min) Filtrazione

a doppio mezzo (EBCT: 6 min)

Filtrazione a doppio mezzo

(EBCT: 6 min)

GAC Vergine (EBCT: 6 min)

GAC Vergine (EBCT: 6 min)

UV/H₂O₂ (700 mJ/cm²) (15 mg H₂O₂/L)

UV/H₂O₂ (700 mJ/cm²) (15 mg H₂O₂/L)

UV/H₂O₂ (700 mJ/cm²) (15 mg H2O2/L) Pre-ozoniz-

zazione/H₂O₂ (2.5 mg O₃/L 0.5 mg H₂O₂/L)

Rimozione >90%

Per 12 Composti

Rimozione >90%

Per 11 Composti Rimozione >90%

Per 13 Composti

Rimozione >90%

Per 12 Composti UV/H2O2

(700 mJ/cm²) (15 mg H₂O₂/L)

Rimozione >90%

Per 12 Composti Rimozione >90%

Per 12 Composti

Integrazione nella Raccolta Differenziata - Dalla Produzione Industriale al Re-impiego.

Terra e biosfera Estrazione di

Materie prime Produzione

primaria Materiali Ingegnerizzati e di Specialità

Produzione e montaggio

Uso e assistenza

Raccolta

trattamento Discarica Riciclo

Rifabbricazione

Ri-uso

Circuito aperto

Ricupero

Rifiuti

Storia del Trattamento dei Rifiuti.

Processo

Materie prime

Energia

Prodotti

Scarti all’ambiente

(a) Pratiche industriali passate

(b) Recenti pratiche industriali

Processo

Materie prime Energia

prodotti

Trattamento

Scarti residui all’ambiente

(c) Attuali pratiche di prevenzione inquinamento

Processo

Materie prime

Energia

prodotti

Riciclo, riuso,

Rivalut. Trattamento

Scarti all’ambiente scarti

residui ricicli

Prodotti secondari

(d) Ideali future pratiche industriali

Processo

Materie prime

Energia

prodotti

Riciclo, Riuso,

Rival. Trattamento

Riciclo, riuso, Rival.

Residui residui

Ricicli

Prodotti secondari Ricicli

1950-1970

• Diluizione

1970-1990

• Trattamento

1990-2010

• Prevenzione /Produzione Pulita

Gestione Integrata dei Rifiuti.

Materia prima

Lavorazione e produzione

Prodotti

Solidi e rifiuti pericolosi generati nel

corso del processo di produzione

Rifiuti generati domestici e da

attività

Scarti cibo/tessuti

Rifiuti Pericolosi

Rifiuti misti rimanenti Plastica Vetro Metalli Carta

A produttori per il riuso o

per il riciclo Compost Gestione rifiuti

pericolosi Discarica Incenerimento

Fertilizzante

Incenerimento di Rifiuti Organici.

Electricity

Smokestack

Furnace

Boiler

Waste pit

Ash for treatment, disposal in landfill, or use as landfill cover

Incenerimento: da Rifiuti a Energia.

Vantaggi Svantaggi

Produce energia Produce un

rifiuto pericoloso Concentra

sostanze

pericolose in

scorie da smaltire La vendita di

energia riduce i costi

Incoraggia la

produzione di rifiuti Riduce il volume

Della spazzatura

Costosi da costruire

Discarica Sanitaria.

When landfill is full, layers of soil and clay seal in trash Topsoil

Sand Electricity

generator building Clay

Garbage

Methane storage and compressor

building Leachate

treatment system Probes to

detect methane leaks

Pipes collect explosive methane for use as fuel to generate electricity Methane gas

recovery well

Leachate storage tank Compacted

solid waste

Garbage Leachate

pipes Leachate pumped

up to storage tank for safe disposal

Groundwater monitoring well

Synthetic liner

Leachate monitoring well

Sand Groundwater

Clay Clay and plastic lining to

prevent leaks; pipes collect leachate from bottom of landfill Subsoil

Sand

Rifiuti in Discariche.

Vantaggi Svantaggi

Rilascio di gas serra (metano e CO₂) a meno che non vengano raccolti.

Può trattare

grosse quantità di rifiuti

Il terreno riempito si può usare per altri scopi

Approccio a valle che incoraggia la

produzione di scarti Nessuna carenza

di spazio di

discarica in molte aree.

Eventuali perdite

possono contaminare le falde acquifere

Bassi costi operativi

Rumori, traffico e polveri

Gestione dei Rifiuti (Bioconversione).

Reattore di

aerazione Secondari

100% BOD

Primari

AD

30% BOD 70%BOD

CO₂ (30% BOD)

35% BOD

5% BOD

ritorno biomassa 40%BOD

BOD = Biochemical Oxygen Demand AD = Anaerobic Digestion

Fito-risanamento.

Contaminanti

radioattivi Contaminanti

organici

contaminanti metallo-inorganici

Pioppo felce

Girasole Salice

Senape indiana

discarica Sversam.

petrolio Acque

inquinate

Uscita acqua decontaminata

Suolo Liciato

inquinato Suolo

Acqua di falda Falda acquifera

Rizofiltrazione Le radici di piante quali girasoli con radici with Immerse in stagni o in Serre possono assorbire inquinanti quali Sr-90, Cs-137 radioattivi e vari composti chimici organici.

Fitostabilizzazione Piante quali i salici e pioppi possono assorbire composti chimici e trattenerli impedendone la diffusione nelle falde o nelle acque superficiali.

Fitodegradazione Piante quali i pioppi possono assorbire composti organici tossici e trasformarli in composti meno pericolosi che stoccano o rilasciano lentamente nell'aria.

Fitoestrazione Le radici di piante quali la senape indiana e le felci possono assorbire metalli quali piombo, arsenico e altri immagazzinandoli nelle loro foglie. Le piante si possono poi riciclare o tagliare e bruciare.

Universo dei Prodotti Chimici nell’Ambiente.

Spettro di classi chimiche, strutture e conformazioni CAMPIONE

acqua, aria, estratto

Inquinanti antropogenici

Composti chimici Naturali Fonti: Industria, agricoltura, casalinghi, PPCP

“Non tutto quello che si può misurare conta, e non ogni cosa che conta si può misurare.“

(affermazione attribuita ad Albert Einstein)

Limitazioni e Complessità delle Analisi Chimiche Ambientali.

TIC = tentatively Identified compound

C.G. Daughton U.S. EPA July 2002

Storia della Gestione dei Rifiuti.

• Diluizione: Si basa sulla capacità di assimilazione dei sistemi naturali

 Troppi rifiuti in certe aree industrialmente concentrate superano facilmente le capacità assimilative dell’ambiente.

• Trattamento: Gestione dei rifiuti dopo che si sono generati:

 Il trattamento normalmente fa cambiare la forma dell’inquinante e il mezzo inquinato.

 L’aumento delle norme legislative in campo ambientale impone un'efficienza superiore dei trattamenti – può non essere possibile rispettare le imposizioni con il solo trattamento.

 I costi di trattamento stanno crescendo – In US e EU si è speso per trattamenti nel 2002, rispettivamente, 100 e 30 miliardi di $.

 L’inquinamento sta diventando più complesso e persistente.

Prevenzione dell’Inquinamento:

Definizione e Strategie.

Il Programma Ambientale delle Nazione Unite (UNEP)) definisce “produzioni più pulite” ufficialmente nel 1989 come:

“… l’applicazione continua di una strategia integrata preventiva ambientale rivolta a processi, prodotti, e servizi per aumentare l’eco-efficienza e per ridurre i rischi per l’uomo e per l’ambiente.”

La Strategia “Europe 2020” stabilisce i seguenti Obiettivi Prioritari:

1: Proteggere, conservare e migliorare il capitale naturale dell’Unione.

2: Promuovere la crescita sostenibile sviluppando un’economia più competitiva a basso-carbonio che fa uso efficiente e sostenibile delle risorse.

3: Salvaguardare i cittadini dell’Unione dalle pressioni legate all’ambiente e dai rischi per la salute e il benessere.

4: Massimizzare i benefici della legislazione sull’ambiente dell’Unione migliorando la legislazione ambientale.

Definizione di Prevenzione dell’Inquinamento.

• L’EPA definisce Prevenzione dell’Inquinamento (PP) come " riduzione alla fonte," e altre pratiche che riducono o eliminano la creazione di inquinanti attraverso;

 L’aumento dell’efficienza nell’uso di materie prime, energia, acqua, o altre risorse, o

 La protezione delle risorse naturali tramite conservazione.

• Il Pollution Prevention Act (USA) definisce "riduzione alla fonte" come qualsiasi pratica che:

 riduce la quantità di qualsiasi sostanza pericolosa, inquinante, o contaminante che entra in qualsiasi corrente di rifiuto o in altro

modo rilasciato nell’ambiente (incluse le emissioni fuggitive) prima del riciclaggio, trattamento, o smaltimento in discarica;

 riduce il pericolo per la salute pubblica e l’ambiente associato al rilascio di tale sostanze, inquinanti, o contaminanti.

Sinonimi di Prevenzione dell’Inquinamento (PP) e Prestazioni Tecnologiche.

• Produzione più Pulita (Cleaner Production - CP)

• Minimizzazione dei Rifiuti

• Riduzione della Fonte

• Eco-efficienza

investimento in R&D

{

Riprogettare Ripensare

Incrementale

basso

{

ritorno

tempo

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento.

Eco-efficienza:

• Fornitura di beni e servizi a prezzi competitivi che soddisfa i bisogni umani e migliora lo stile di vita, mentre riduce progressivamente

l’impatto ecologico e l’uso di risorse tramite il ciclo di vita, ad un livello almeno in linea con la capacità stimata della terra di sostenerla.

“fare di più con meno”

Produzione più pulita (CP):

• Applicazione continua di una strategia integrata preventiva ambientale estesa a processi, prodotti e servizi. Comprende:

1. L’uso più efficiente delle risorse naturali e conseguentemente la

minimizzazione degli scarti e dell’inquinamento come pure dei rischi per la salute e la sicurezza umana.

2. Affrontare i problemi di inquinamento alla fonte piuttosto che al termine del processo di produzione, cioè evitare l’approccio di “fine linea”.

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento (2).

Sette componenti dell’Eco-efficienza:

1. Ridurre l’intensità materiale di beni e servizi

2. Ridurre l’intensità energetica di beni e servizi

3. Ridurre le dispersioni tossiche

4. Aumentare la riciclabilità dei materiali

5. Massimizzare l’uso sostenibile di risorse rinnovabili

6. Estendere la durabilità del prodotto

7. Aumentare l’intensità di servizio di beni e servizi

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento (3).

La produzione più pulita («cleaner production» - CP) include:

Per processi:

 conservazione delle materie prime e dell’energia, eliminazione dell’uso di materie prime tossiche e riduzione della quantità e tossicità di tutte le emissioni e dei rifiuti.

Per prodotti:

 riduzione degli effetti negativi del prodotto nel corso del suo ciclo di vita, dall’estrazione delle materie prime fino al definitivo

smaltimento del prodotto (approccio “dalla culla alla tomba” -

“cradle to grave”).

Per servizi:

 Incorporare le problematiche ambientali nella progettazione e fornitura di servizi.

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento (4).

Gli “Strumenti" per l’eco-efficienza e la produzione più pulita includono:

1. Valutazione (Analisi) del Ciclo di Vita (LCA)

2. Progettazione per l’ambiente (DfE)

3. Sistemi di gestione ambientale (EMS)

4. Audit ambientale

5. Valutazione ambientale

6. Appalti basati su prestazioni

7. Marchi ambientali

8. Rapporti ambientali pubblici

9. Ecologia industriale (IE)

10. Tasse ambientali

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento (5).

Valutazione del Ciclo di Vita (LCA):

• La valutazione del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment - LCA) misura (e così fornisce l’opportunità per confronti) gli impatti ambientali relativi di prodotti o servizi.

• La maggior parte delle misure LCA si eseguono sommando le "unità di energia consumate" nell’estrazione delle materie prime, nel trasporto,

produzione, distribuzione e smaltimento finale di un prodotto o servizio. Si eseguono poi ulteriori sommatorie delle emissioni in aria, suolo o acqua conseguenti alla creazione e smaltimento del prodotto o servizio,

quantificandone quindi gli impatti.

Progettazione per l’ambiente:

• La progettazione per l’ambiente (Design for the Environment - DfE) o “eco- progettazione” ("eco-design") esamina l’intero ciclo di vita di un prodotto e propone modifiche su come il prodotto è progettato per minimizzarne l'impatto ambientale nel corso della sua vita.

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento (6).

Sistemi di Gestione Ambientale (Environmental Management Systems EMS):

• Un approccio strutturato alla pianificazione e miglioramento delle misure di protezione ambientale che consentono alle organizzazioni di misurare le loro prestazioni ambientali, e quindi di valutare regolarmente le loro prestazioni e miglioramenti.

• Per sviluppare un EMS, un'organizzazione deve valutare i suoi impatti ambientali, proporre obiettivi per ridurli e pianificare come pervenire ai risultati.

Audit ambientali:

• Identificazione di tutti gli impatti ambientali prodotti da una azienda in modo che si possano valutare e introdurre modifiche a processi e pratiche.

• Una volta effettuato l’audit, un’azienda sarà in grado di realizzare una produzione più pulita e introdurre miglioramenti nell’eco-efficienza in base ai risultati/suggerimenti dell’audit.

Terminologia della Prevenzione dell’Inquinamento (7).

Valutazione ambientale:

• Acquisire le informazioni richieste da una organizzazione per comprendere lo spettro complessivo dei suoi costi ambientali e integrare tali costi nelle fasi deliberative.

Appalti basati su prestazioni (Performance Based Contracting - PBC):

• Una tecnica utilizzata nell’industria energetica, ma che ha grande potenziale di applicazione in molte parti delle attività commerciali. Sotto la PBC, un contraente di terza parte si assume la responsabilità per la gestione di una specifica parte dell’attività. Il contraente si assume il rischio per la gestione di quella parte dell’attività ma ha anche dei ritorni finanziari dal renderla più efficiente (condivisione dei guadagni)

• Nell’industria energetica gli appaltanti PBC fanno proposte alle aziende per migliorare l’efficienza energetica in un dato tempo, senza costi per l’azienda. I risparmi realizzati dai miglioramenti nell’efficienza energetica si usano per pagare il contraente e in parte ritornano all’azienda. E’ chiaro che si può usare questo approccio per molti aspetti degli ingressi / uscite di una azienda — acqua, trasporti, rifiuti, prodotti chimici ecc..