IT201900000569A1 - Impianto di trattamento rifiuti - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
IMPIANTO DI TRATTAMENTO RIFIUTI
La presente invenzione ha per oggetto un impianto di trattamento rifiuti, in particolare di riciclaggio della plastica o pneumatici, del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.
Come noto una volta raccolta, la plastica viene portata in appositi impianti di prima selezione e trattamento dove viene separata da altre frazioni e impurità e solitamente suddivisa per tipologia di polimero (PET e PE).
I noti impianti si basano solitamente su uno tra riciclaggio meccanico e riciclaggio chimico.
In dettaglio nel caso di riciclaggio meccanico, il materiale raccolto è triturato al fine di ottenere piccole scaglie o granuli. Tale materiale è inviato a un secondo impianto dove viene utilizzato per produrre nuovi oggetti. Questa soluzione è particolarmente usata per gli pneumatici dove il granulato ottenuto è miscelato ad asfalto o usato per realizzare campi da gioco con fondo sintetico.
Il trattamento chimico prevede la sintesi della materia plastica, ossia l’uso di particolari organismi\composti chimici che spezzano le molecole polimeriche realizzando monomeri di facile riutilizzo.
La tecnica nota descritta comprende alcuni importanti inconvenienti.
In particolare, gli impianti noti consentono di riciclare solo una parte limitata dei rifiuti raccolti e in particolare della plastica\penumatici.
Tale aspetto si traduce in una scarsa economicità degli impianti di riciclaggio e quindi in una loro ridotta diffusione. Per tali motivi, la pressoché totalità della plastica e degli pneumatici di scarto sono condotti a bruciatori dove sono smaltiti con un alto impatto ambientale ed economico.
In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare un impianto di trattamento rifiuti in grado di ovviare sostanzialmente ad almeno parte degli inconvenienti citati.
Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione ottenere un impianto che permetta un trattamento rifiuti pressoché totale e soprattutto economico e di ridotto impatto ambientale.
Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un impianto di trattamento rifiuti come rivendicato nell’annessa rivendicazione 1. Esempi di realizzazione preferita sono descritti nelle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche e i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di esecuzioni preferite dell’invenzione, con riferimento alla Fig. 1 mostrante una schematizzazione dell’impianto di trattamento rifiuti secondo l’invenzione.
Nel presente documento, le misure, i valori, le forme e i riferimenti geometrici (come perpendicolarità e parallelismo), quando associati a parole come "circa" o altri simili termini quali "pressoché" o "sostanzialmente", sono da intendersi come a meno di errori di misura o imprecisioni dovute a errori di produzione e/o fabbricazione e, soprattutto, a meno di una lieve divergenza dal valore, dalla misura, dalla forma o riferimento geometrico cui è associato. Ad esempio, tali termini, se associati a un valore, indicano preferibilmente una divergenza non superiore al 10% del valore stesso.
Inoltre, quando usati, termini come “primo”, “secondo”, “superiore”, “inferiore”, “principale” e “secondario” non identificano necessariamente un ordine, una priorità di relazione o posizione relativa, ma possono essere semplicemente utilizzati per più chiaramente distinguere tra loro differenti componenti.
Le misurazioni e i dati riportati nel presente testo sono da considerarsi, salvo diversamente indicato, come effettuati in Atmosfera Standard Internazionale ICAO (ISO 2533).
Con riferimento alle Figure, l’impianto di trattamento rifiuti secondo l'invenzione è globalmente indicato con il numero 1.
In particolare, l’impianto di trattamento rifiuti 1 è atto a eseguire il riciclaggio di plastica o pneumatici e per la precisione della plastica e degli pneumatici non riciclabili, ossia della plastica usualmente identificata dal termine PLASTMIX che, a causa delle loro condizioni, viene normalmente scartata nel processo di riciclaggio e trattata in inceneritori.
I rifiuti trattati dall’impianto di riciclaggio qui descritto possono comprendere e preferibilmente sono costituiti da plastica e pneumatici.
L’impianto di trattamento rifiuti 1 comprende almeno un selezionatore 2 atto a suddividere i rifiuti in ingresso nell’impianto di trattamento rifiuti 1 in una frazione riciclabile 2a e in una frazione non riciclabile 2b.
La frazione riciclabile 2a può essere destinata a impianti di riciclaggio ad esempio di tipo noto.
La frazione riciclabile 2a identifica la parte maggioritaria dei rifiuti in ingresso nell’impianto di trattamento rifiuti 1.
La frazione non riciclabile 2b è identificabile nel noto PLASTMIX.
La frazione non riciclabile 2b è deprivata della plastica con Cloro (preferibilmente del PVC).
La frazione non riciclabile 2b è sostanzialmente inferiore al 50% e per la precisione al 40% dei rifiuti in ingresso nell’impianto di trattamento 1. Opportunamente la frazione non riciclabile 2b è sostanzialmente compresa tra il 40% e il 30% dei rifiuti in ingresso nell’impianto di trattamento rifiuti 1.
L’impianto di trattamento rifiuti 1 può comprendere almeno un essiccatore 3 della frazione non riciclabile 2b.
L’essiccatore 3 può essere di tipo noto.
L’impianto di trattamento 1 comprende almeno un reattore pirolitico 4 atto a eseguire e in dettaglio eseguente la pirolisi della frazione non riciclabile 2b producendo almeno un gas combustibile 4a.
Il gas combustibile 4a è gas pirolitico.
Il reattore pirolitico 4 è atto a eseguire la pirolisi della frazione non riciclabile 2b essiccata in uscita dall’essiccatore 3.
Il reattore pirolitico 4 ricava dalla frazione non riciclabile 2b almeno un liquido combustibile 4b.
Il liquido combustibile 4b può essere olio combustibile.
Il reattore pirolitico 4 ricava dalla frazione non riciclabile 2b almeno un residuo solido 4c opportunamente combustibile. Detto residuo solido è identificabile in carbone. Il reattore pirolitico 4 ricava dalla frazione non riciclabile un gas combustibile 4a (opportunamente gas pirolitico), un liquido combustibile 4b (opportunamente olio combustibile) e un residuo solido 4c (opportunamente carbone).
Il reattore pirolitico 4 definisce una temperatura di pirolisi opportunamente sostanzialmente compresa tra 300 °C e 500 °C e in particolare tra 330 °C e 420 °C. Il reattore pirolitico 4 può comprendere una camera di pirolisi in cui è eseguita la pirolisi e mezzi di depressione atti a porre in depressione la camera di pirolisi rispetto alla pressione atmosferica.
Opportunamente i mezzi di depressione pongono la camera di pirolisi sottovuoto. L’impianto di trattamento rifiuti 1 può comprendere almeno un miscelatore 5 del liquido combustibile 4b con un supplementare liquido combustibile 5a identificabile in un olio di origine fossile quale benzina o gasolio.
Il rapporto di miscelazione tra liquido combustibile 4b e supplementare liquido combustibile 5a è almeno pari a 1/4.
L’impianto di trattamento rifiuti 1 può comprendere almeno un dispositivo di produzione 6 atto a lavorare il residuo solido 4c per la produzione di materiali opportunamente compositi e in particolare di fibra di carbonio.
L’impianto di trattamento rifiuti 1 comprende almeno un generatore 7 di fluido caldo 7a dal gas combustibile 4a in uscita dal reattore pirolitico 4.
Il generatore 7 è atto a usare e per la precisione bruciare il gas combustibile 4a per produrre il fluido caldo 7a.
Il gas caldo 7a alimenta il reattore pirolitico 4 scaldandolo e quindi favorendone la pirolisi. In particolare, solo una porzione del gas caldo 7a alimenta il reattore pirolitico 4. Detta porzione di gas caldo 7a è sostanzialmente inferiore al 75% in particolare al 50% del totale di gas caldo 7a in uscita dal generatore 7. Per la precisione essa è sostanzialmente compresa tra il 20% e il 40% e in dettaglio è sostanzialmente pari al 30% del totale di gas caldo 7a in uscita dal generatore 7. Il gas caldo 7a presenta una temperatura sostanzialmente maggiore della temperatura di pirolisi. In particolare, la temperatura del gas 7a è sostanzialmente almeno pari a 300 °C in dettaglio a 400 °C. Detta temperatura del gas caldo 7a è sostanzialmente compresa tra 400 °C e 550 °C e in particolare tra 460 °C e 510 °C. Il generatore 7 presenta una temperatura di combustione del gas combustibile 3a sostanzialmente almeno pari a 1000 °C in dettaglio a 1500 °C più in dettaglio a 2000 °C e più in dettaglio ancora a 2500 °C. La temperatura di combustione del gas combustibile 3a è sostanzialmente pari a 2500 °C.
Il generatore 7 può essere atto a produrre energia elettrica dal gas combustibile 4a. Tale energia è utilizzabile per elettricamente alimentare uno o più dei componenti dell’impianto di trattamento rifiuti 1 e in particolare almeno uno tra selezionatore 2, essiccatore 3 e reattore pirolitico 4.
L’energia prodotta dal generatore 7 è utilizzabile per elettricamente alimentante l’intero impianto 1. Preferibilmente solo l’energia prodotta dal generatore 7 alimenta l’impianto di trattamento rifiuti 1.
Il generatore 7 può comprendere almeno una turbina e opportunamente ORC (Organic Rankine Cycle).
Il funzionamento dell’impianto di trattamento rifiuti 1 precedentemente descritto definisce un nuovo procedimento di trattamento rifiuti.
Il procedimento di trattamento rifiuti comprende una fase di selezione dei rifiuti in cui i rifiuti in ingresso nell’impianto sono suddivisi in una frazione riciclabile 2a e in una frazione non riciclabile 2b.
Il procedimento di trattamento rifiuti può comprendere una fase di essiccazione della frazione non riciclabile 2b.
Detta fase di essiccazione è eseguibile dall’essiccatore 3.
Il procedimento di trattamento rifiuti comprende una fase di pirolisi della frazione non riciclabile 2b ottenendo almeno un gas combustibile 4a.
Nella fase di pirolisi è eseguita la pirolisi della frazione non riciclabile 2b essiccata nella precedente fase di essiccazione.
Nella fase di pirolisi possono essere ottenuti almeno un liquido combustibile 4b (identificabile in olio combustibile) e almeno un residuo solido 4c identificabile in carbone.
Preferibilmente nella fase di pirolisi sono ottenuti un gas combustibile 4a, un liquido combustibile 4b e un residuo solido 4c.
La fase di pirolisi è eseguibile in sottovuoto.
Detta fase di pirolisi è eseguibile dal reattore pirolitico 4.
Il procedimento di trattamento rifiuti comprende una fase di alimentazione in cui dal gas combustibile 4a è ottenuto un fluido caldo 7a alimentante e per la precisione riscaldante la frazione non riciclabile 2b durante la pirolisi.
Le fasi di pirolisi e di alimentazione possono essere eseguite in parallelo permettendo a detto fluido caldo 7a di scaldare il reattore pirolitico favorendo la pirolisi della frazione con riciclabile 2b.
Nella fase di alimentazione in cui dal gas combustibile 4a può essere ottenuta energia elettrica alimentante una o più fasi del procedimento di trattamento rifiuti, ossia uno o più dei componenti dell’impianto di trattamento rifiuti 1.
Detta fase di alimentazione è eseguibile dal generatore 7 e in particolare da almeno una turbina.
Il procedimento di trattamento rifiuti può comprendere una fase di miscelazione del liquido combustibile 4b con un supplementare liquido combustibile 5a.
Detta fase di miscelazione è eseguibile dal miscelatore 5.
Il procedimento di trattamento rifiuti può comprendere una fase di produzione di materiali compositi e in particolare di fibra di carbonio usando il residuo solido 4c. Detta fase di miscelazione è eseguibile dal dispositivo di produzione 6.
L’impianto di trattamento rifiuti 1 e il procedimento di trattamento rifiuti secondo l’invenzione conseguono importanti vantaggi.
Un primo vantaggio è rappresentato dal fatto che la frazione non riciclabile 2b è inferiore al 50% dei rifiuti in ingresso nell’impianto di trattamento rifiuti 1 ed è quindi classificabile come rifiuto WTE generante energie da fonti rinnovabili.
Un altro vantaggio è rappresentato dal fatto che l’impianto di trattamento rifiuti 1 sfrutta, per la pirolisi, un gas caldo 7a in uscita dal generatore 7 a una temperatura più elevata di quella della pirolisi e alimenta il generatore 7 con il gas combustibile 4a della pirolisi.
Un importante vantaggio è così identificabile nel fatto che l’impianto di trattamento rifiuti 1 definisce quindi un sistema sostanzialmente chiuso che permette di sfruttare in maniera ottimale e integralmente tutti i prodotti delle varie fasi del procedimento di trattamento rifiuti senza la produzione di diossine, furani o altri inquinanti.
Inoltre l’impianto di trattamento rifiuti 1 è energicamente autosufficiente in quanto alimentato solo da combustibili ed energia prodotti dallo stesso impianto 1.
Un non secondario vantaggio risiede nel fatto che, al contrario della tecnica nota, l’impianto di trattamento rifiuti permette di riciclare la totalità dei rifiuti in ingresso nell’impianto stesso.
Si evidenzia come la frazione non riciclabile 2b presenta un potere calorifico opportunamente compreso tra 33 MJ/Kg a 39 MJ/Kg.
Si sottolinea inoltre che l’indice di efficienza energetica R1, calcolato in accordo alla Direttiva 2008/98/EC del 19 novembre 2008 (indicata nel seguito come WFD ossia il Waste Framework Directive)
in cui: EP identifica la produzione annuale equivalente di energia, comprendente sia l’energia termica (pesata con un fattore 1,1), sia l’energia elettrica (pesata con un fattore 2,6); EF energia fornita nell’anno all’unità d’incenerimento da combustibili ausiliari (non classificati come rifiuti) che abbiano contribuito alla produzione di vapore utilmente impiegato; EI energia complessivamente importata dall’unità d’incenerimento escludendo EW ed EF; 0,97 un fattore di perdita di energia dovute alle ceneri di caldaia e all’irraggiamento; EW energia contenuta nel rifiuto complessivamente trattato; e CCF “Climate Correction Factor” il coefficiente di correzione climatica funzione della localizzazione geografica dell’impianto.
Con l’impianto di trattamento rifiuti 1 il valore R1 è straordinariamente ben superiore a 0,65. In dettaglio esso è maggiore di 0,95 in una città come Roma dove il CCF è 1,13.
Altri non secondati vantaggi derivanti dall’adozione dell’impianto di trattamento rifiuti 1 sono da identificarsi in una minore produzione CO2 rispetto agli impianti noti e in un pressoché assenza di emissioni inquinanti (in particolare diossine) e ceneri da combustione non perfettamente stechiometrica.
L’invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo definito dalle rivendicazioni. In tale ambito tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti e i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Impianto di trattamento rifiuti (1) caratterizzato dal fatto di comprendere - un selezionatore (2) atto a suddividere detti rifiuti in una frazione riciclabile (2a) e in una frazione non riciclabile (2b); - un reattore pirolitico (4) atto a eseguire la pirolisi di detta frazione non riciclabile (2b) producendo almeno un gas combustibile (4a); - un generatore (7) atto a bruciare detto gas combustibile (4a) producendo almeno un fluido caldo (7a) scaldante detto reattore pirolitico (4).
- 2. Impianto di trattamento rifiuti (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto gas caldo (7a) presenta una temperatura sostanzialmente maggiore della temperatura di pirolisi in detto reattore pirolitico (4).
- 3. Impianto di trattamento rifiuti (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui detto generatore (7) definisce una temperatura di combustione di detto gas combustibile (3a) sostanzialmente almeno pari a 2000 °C.
- 4. Impianto di trattamento rifiuti (1) secondo la precedente rivendicazione, in cui detta temperatura di combustione di detto gas combustibile (3a) è sostanzialmente pari a 2500 °C.
- 5. Impianto di trattamento rifiuti (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui solo una porzione di detto gas caldo (7a) alimenta detto reattore pirolitico (4).
- 6. Impianto di trattamento rifiuti (1) secondo la precedente rivendicazione, in cui detta porzione di detto gas caldo (7a) è sostanzialmente compresa tra il 20% e il 40% del totale di detto gas caldo (7a) in uscita da detto generatore (7).
- 7. Impianto di trattamento rifiuti (1) secondo almeno una precedente rivendicazione, in cui detto reattore pirolitico (4) comprende una camera di pirolisi in cui è eseguita la pirolisi di detta frazione non riciclabile (2b) e mezzi di depressione atti a porre sottovuoto detta camera di pirolisi.
- 8. Procedimento di trattamento rifiuti (1) caratterizzato dal fatto di comprendere - una fase di selezione in cui detti rifiuti sono suddivisi in una frazione riciclabile (2a) e in una frazione non riciclabile (2b); - una fase di pirolisi in cui detta frazione non riciclabile (2b) è sottoposta a pirolisi ottenendo almeno un gas combustibile (4a); - una fase di alimentazione in cui detto gas combustibile (4a) è usato per produrre un fluido caldo (7a); e dal fatto che - detta fase di pirolisi e detta fase di alimentazione sono eseguite in parallelo permettendo a detto fluido caldo 7a di scaldare detta pirolisi.
- 9. Procedimento di trattamento rifiuti (1) secondo la precedente rivendicazione in cui detta pirolisi è eseguita sottovuoto.
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