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Il tema della sostenibilità dei rifiuti sta assumendo, nel tempo, un interesse sempre maggiore.

Abbiamo già parlato della “Circolarità”, una concezione secondo cui un prodotto dovrebbe essere disegnato e concepito per essere smontato e riutilizzato alla fine della sua vita (vedi l’articolo qui).

Un circolo virtuoso del riciclo-riuso soggetto a diventare sovente argomento di scontro, tra chi si propone di risolverlo secondo principi di economicità tout court e chi invece, più o meno pionieristicamente, mira a risolvere il problema cercando e/o sperimentando soluzioni innovative in grado di chiudere davvero il ciclo dei rifiuti; contemperando l’economicità alla sostenibilità ambientale a lungo termine.

Complici le problematiche relative alla raccolta ed allo smaltimento dell’immondizia che imperversano in grandi centri urbani, dividendo e mettendo a dura prova cittadini ed amministrazioni locali, un recente articolo pubblicato sul sito web de Il Fatto Quotidiano ha offerto uno spunto interessante per ragionare sul tema; con riferimento alla città di Roma.

E se l’ossicombustione fosse davvero la “chiave di volta” per restituire alla Città Eterna il decoro che merita?

Ossicombustione: ossigeno puro per abbattere emissioni inquinanti, fabbisogno energetico e discariche?

Si tratta di una nuova tecnologia di combustione in fase di sperimentazione, riconosciuta come best practice dalla Commissione Europea e considerata promettente in vari campi di applicazione secondo alcuni studi effettuati (alcune ricerche italiane e norvegesi coinvolgono ENEA, CNR e SINTEF); nonchè in grado di ridurre notevolmente, se non addirittura di azzerare, i sottoprodotti nocivi derivanti dal bruciare dei materiali.

Il processo di combustione avviene “senza fiamma”, poichè a differenza dell’incenerimento, il procedimento avviene in un ambiente saturo di ossigeno, ad una pressione di 5-6 bar e ad una temperatura di circa 1430°C (compresa nel range tra i 1.300-1.500 °C che rende ulteriormente improbabile la formazione di diossine).

Come si evince dalla figura sopra, in effetti la fiamma prodotta è incolore. Ciò accade perchè non c’è produzione di particolato e sostanze solide (infatti, maggiore è la quantità di ossigeno presente nella camera di combustione, minore è la probabilità che si formino prodotti intermedi inquinanti che si accumulano nelle ceneri e nei filtri).

L’ossicombustione, in sostanza, consente di avere un’ossidazione completa del materiale, riducendo così di molto il rischio di produrre molecole inquinanti e rendendo, nel contempo, le ceneri totalmente inerti e riconosciute, dalla normativa vigente, come materie seconde (e quindi direttamente riciclabili); per di più ottenendo il massimo recupero energetico (superiore al 90% del potere calorifico). Ergo, questa moderna tecnologia trasformerebbe, in modo efficiente e con un solo passaggio, uno “scarto inutile” nei “prodotti utilizzabili” elencati qui di seguito:

• CO2 pura – immagazzinabile in bombole per essere venduta in quanto utilizzabile negli estintori, come ghiaccio secco, nelle serre, come gas inerte per conservare gli alimenti e per le bevande;
• H2O (acqua) – che si condensa in vapore acqueo e riutilizza nel processo;
• materiale vetroso inerte – utilizzabile ad esempio come materiale da costruzione;
• energia – nel caso dei rifiuti, la produzione di energia al netto di quella riutilizzata nel processo interno non sembra ampia, ma la produzione di energia per uso esterno resta comunque secondaria visto che lo scopo qui è eliminare la parte di rifiuti che non si riesce a ridurre, riusare e riciclare.

L’assenza di ceneri ed inquinanti volatili, quindi, consentirebbe di chiudere i cicli di recupero a basso impatto ambientale (riducendo anche drasticamente le emissioni di CO2, quel gas climalterante che contribuisce all’effetto serra); per giunta senza dover continuare a creare continuamente delle discariche.

Ultimo ma non meno importante, parliamo di impianti piccoli, che quindi tratterebbero con efficacia anche volumi minori (molto adatto quindi per la raccolta differenziata), e che si potrebbero costruire nel giro di un paio d’anni con costi di un certo peso ma limitati rispetto ai termovalorizzatori; per di più utilizzabili potenzialmente anche nel trattamento di rifiuti industriali particolarmente pericolosi.

Nel 2019, un team di ricerca dell’Istituto per la tecnologia delle membrane del Cnr riuscì a dimostrare, per la prima volta, che da rifiuti organici è possibile ottenere, in un unico processo, rispettivamente:

• metano, come fonte di energia rinnovabile;
• CO2 in forma pura, per uso industriale ed alimentare.

Lo studio in questione è stato pubblicato su Energy & Environmental Science, e la tecnologia oggi è già applicata in un impianto in Lombardia; il primo del suo genere in Europa.

In conclusione, si tratta di una tecnologia innovativa ed ancora in fase sperimentale, ma considerati i limiti ambientali della tecnologia ormai datata utilizzata per gli inceneritori/termovalorizatori e la necessità, non più procastinabile, di trovare soluzioni ecosostenibili, l’ossicombustione potrebbe essere promettente in termini di transizione ecologica e, quindi, meritevole di una valutazione più approfondita; anche come punto di partenza per lo sviluppo di ulteriori innovazioni tecnologiche.

Di conseguenza, per Roma come per qualunque altra città, forse davvero questa tecnologia meriterebbe che scienziati, cittadini e decisori politici ne approfondiscano e valutino le possibilità effettive; camminando così verso il futuro senza soffermarsi solamente su percorsi già battuti di cui si conosce già l’esito senza uscita. Non è una questione di economicità tout-court, e nemmeno di idealismo o di “bacchetta magica”, ma di lungimiranza umana.

Fonti iconografiche:

• Economia circolare: definizione, importanza e vantaggi, Direzione generale della Comunicazione, Parlamento Europeo, Portavoce: Jaume Duch Guillot, aggiornato il 21-04-2022
• Marco Bella e Virginia Raggi, “Inceneritore a Roma, la mia analisi con Virginia Raggi – Il futuro è l’ossicombustione, ecco cos’è e perché è preferibile”, Il Fatto Quotidiano, 28 Giugno 2022
• John Jansen, Cecilia Migali, Il riciclo perfetto: energia rinnovabile e CO2 pura dai rifiuti organici, Comunicato stampa CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche, 05/02/2019
• Plastica, più di 8 milioni di tonnellate riversate nell’ambiente a causa dellapandemia: 25mila sono finite negli oceani, Il Fatto Quotidiano, 8 Novembre 2021
• pixabay.com, Foto di RitaE, Clker-Free-Vector-Images, Matthew Gollop, Mabel Amber, Shirley Hirst, Elena Pashynnaia, Gino Crescoli, bluebudgie,  Sergei Tokmakov Terms.Law, recyclind, Christos Giakkas, Friedrich Frühling, congerdesign, Donovan Parks

Altre fonti:

• Caterina Frau, Eusebio Loria, Francesca Ferrara, “Caratterizzazione del coal slurry, definizione e trattamento degli effluenti tipici del processo”, Report RdS/2013/279 – Ministero dello Sviluppo Economico – ENEA, SOTACARBO, 2014
• “Impianto pilota per il recupero dello zolfo da fumi di ossi-combustione”, SOTACARBO, 16 gennaio 2017
• Marco Bella e Virginia Raggi, “Inceneritore a Roma, la mia analisi con Virginia Raggi – Il futuro è l’ossicombustione, ecco cos’è e perché è preferibile”, Il Fatto Quotidiano, 28 Giugno 2022
• Becidan M, Ditaranto M, Carlsson P, Bakken J, Olsen MNP, Stuen J. “Oxyfuel Combustion of a Model MSW—An Experimental Study”. Energies. 2021; 14(17):5297. https://doi.org/10.3390/en14175297
• Andrea Masullo – Direttore Scientifico Greenaccord, “Rifiuti romani: la grande opportunità dell’economia circolare”, Rinnovabili.it, 18 Maggio 2022
• John Jansen, Cecilia Migali, Il riciclo perfetto: energia rinnovabile e CO2 pura dai rifiuti organici, Comunicato stampa CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche, 05/02/2019
• Studio sulla produzione simultanea di biometano e CO₂ in qualità alimentare dal biogas ottenuto da rifiuti organici: E. Esposito, L. Dellamuzia, U. Moretti, A. Fuoco, L. Giorno, J.C. Jansen, Simultaneous production of biomethane and food grade CO₂ from biogas: an industrial case study, Energy & Environmental Science, 2019, 12, 281-289. http://dx.doi.org/10.1039/c8ee02897d.

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ENGLISH VERSION:

Oxy-fuel Combustion Process: The Final Frontier for a Circular Economy?

Sustainable waste management is getting quite a central rule in dealing with climate changes and modern urban lifestyle.

Some time ago, we had already the chance to talk about Circular Economy and how important it is for our future (you can read the article here).

As a matter of fact, pursuing a circular production scheme means “obtaining products that are both, conceived and designed for being dismantled and recycled at the product’s end-of-life“. However, it’s not so easy turning such a virtuous aim into reality, thus becoming often quite a hot topic. It’s a kind of debate where affordability and sustainability are just the opposite: some people prefers the “well-known old and cheap road”, while some other like pioneers aim to “temper affordability and long-term sustainability” instead; thus searching for innovative ways to close effectively the waste cycle.

Currently, many big cities like Rome are facing a difficult situation. As a matter of fact, waste collection and disposal are straining to the limit the patience of both, citizen and local authorities. With this in mind, an interesting article by the italian newspaper “Il Fatto Quotidiano” suggests to examine a promising new technology that could be even decisive for a real breakthrough.

Will “Oxy-fuel combustion process” be the keystone? Could it bring honour and dignity back to the Eternal City and wherever it will be needed?

Oxy-fuel Combustion Process: Pure Oxygen as a Cornerstone to Reduce Pollution, Energy Requirements and Dumps

The Oxy-fuel combustion is a modern experimental technology approved “best practice” by the European Commission. According to some interesting surveys, quite different fields can be involved (some Italian and Norwegian studies involve, respectively, ENEA, CNR and SINTEF); thus reducing considerably the pollution coming out of fuel combustion.

In fact, we are talking about a “flame-less combustion”, that is the process of burning a fuel using pure oxygen instead of air. As a matter of fact, with 5-6 bar pressure and about 1430°C temperature, we have a colourless flame (see picture in the Italian version). That’s because no particulate and no solid substances are diveloped by this kind of combustion because, firstly, the more oxygen you put into the combustion chamber, the less polluting intermediate products you have in cinders and refiners and, secondly, between 1.300-1.500°C it’s unlikely that dioxin would be released by the combustion.

As a result, we have a complete fuel oxidation, hence reducing pollutants and even turning inert ashes into secondary raw materials approved, by the current regulations, as recyclable. Furthermore, it’s energy saving (with a heat recovery of 90% or more).

In a nutshell, this modern technology is claimed to be promising in turning useless waste into many usable products in just one step, thus producing the following by-products:

• pure CO2 – which can be stored into tanks and, then, sealed for many purposes like fire extinguisher, dry ice, greenhouses, food and beverage;
• H2O (water) – condensed and recycled into the process;
• inert vitreous material – reusable as a building material;
• energy – talking about waste, the energy production has a limited and secondary role, because the main goal is just getting rid of not-reducible, not-recyclable, not-reusable waste.

Therefore, the absence of volatile pollutants and ashes makes Oxy-combustion a potentially interesting eco-friendly method; thus even reducing greenhouse gas emissions. Furthermore, the recovery cycles could be finally closed without creating more and more dumps here and there over time.

Last but not least, this kind of technology needs small plants, thus fitting little amount of waste (hence being suitable for “waste sorting”) and taking a couple of years to be assembled. Besides, economically speaking, it’s quite expensive but less than an incinerator. Moreover, it’s even apt for treating dangerous industrial waste.

A successfull example of this kind of technology was built by the Istituto per la tecnologia delle membrane del Cnr‘s research team in Lombardy (see picture in the Italian version), in 2019, hence proving the transformation of organic waste into two reusable products for the first time in Europe, respectively:

• methane (as a reneweable energy source)
• pure CO2 (for industrial as well as food and beverage use)

The study was published in Energy & Environmental Science (see here).

In Conclusion: it’s crystal clear the experimental nature of that modern kind of technology. However, if we consider the outdated know-how of the incinerator and its own limits, ecologically speaking, the Oxy-combustion could be interesting for a real environmentally friendly transition. After all, the transition cannot be postponed anymore, as climate changes and global warming are calling for it.

Consequently, this innovative method deserves an in-depth analysis by scientists, citizens and policy makers, in Rome as well as in other cities all around the world; thus wandering off beaten eco-unfriendly dead-end paths and pointing to the future. In fact, it’s neider a question of “affordability against idealism”, nor a matter of using a sort of “magic wand” to solve the problem. It’s more a question of human foresight.

Sources and pictures: please, see Italian version