Università Degli Studi di Roma Tre Dipartimento di Ingegneria Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Per La Protezione Dai Rischi Naturali Trattamento di acque di vegetazione di olifici: Analisi del Ciclo di Vita di impianto con separatori a membrana Relatori: Prof. Pietro Prestininzi Candidata: Sofia Schiavone Ing. Silvano Tosti Correlatore: Ing. Marco Incelli A.A. 2015/2016
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Università Degli Studi di Roma Tre
Dipartimento di Ingegneria
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Per La Protezione
Dai Rischi Naturali
Trattamento di acque di vegetazione di olifici: Analisi del Ciclo di
Vita di impianto con separatori a membrana
Relatori: Prof. Pietro Prestininzi Candidata: Sofia Schiavone
e spandimento) dell’utilizzazione agronomica delle acque di vegetazione dei frantoi
oleari e delle sanse umide”. Al D.L. 152/99 fa anche riferimento il Decreto ministeriale
del 06/07/2005 sui “Criteri e norme tecniche generali per la disciplina regionale
dell'utilizzazione agronomica delle acque di vegetazione e degli scarichi dei frantoi
oleari, di cui all'articolo 38 del Decreto Legislativo 11 maggio 1999, n. 152”
3.6.2 Limiti di Accettabilità di Spandimento
L’articolo 2 del D.L. 152/99 fa riguarda i limiti di accettabilità per lo spandimento dei
reflui oleari:
1. L'utilizzazione agronomica delle acque di vegetazione ai sensi dell'articolo 1 è
consentita in osservanza del limite di accettabilità di cinquanta metri cubi per ettaro di
superficie interessata nel periodo di un anno per le acque di vegetazione provenienti da
frantoi a ciclo tradizionale e di ottanta metri cubi per ettaro di superficie interessata nel
periodo di un anno per le acque di vegetazione provenienti da frantoi a ciclo continuo.
2. Qualora vi sia effettivo rischio di danno alle acque, al suolo, al sottosuolo o alle altre
risorse ambientali, accertato a seguito dei controlli eseguiti ai sensi del comma 2
dell'articolo 3, il sindaco con propria ordinanza può disporre la sospensione della
distribuzione al suolo oppure ridurre il limite di accettabilità
Mentre il D.M. del 06/07/2005 aggiunge che “Lo spandimento delle acque di
vegetazione e delle sanse umide deve essere praticato nel rispetto di criteri generali di
utilizzazione delle sostanze nutritive ed ammendanti e dell’acqua in esse contenute che
tengano conto delle caratteristiche pedogeomorfologiche, idrologiche ed agroambientali
del sito e che siano rispettosi delle norme igienico-sanitarie, di tutela ambientale ed
urbanistiche.”
La progressiva sostituzione dei frantoi tradizionali a pressione con i nuovi sistemi a
estrazione centrifuga ha determinato delle modifiche nelle caratteristiche dei
sottoprodotti, come l’incremento dell’umidità delle sanse e una maggiore diluizione
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della componente solida presente nelle acque di vegetazione. Per questo motivo la legge
152/99 prevede dosi massime diversificate secondo il metodo di estrazione adottato: 50
m3/ha le acque di vegetazione prodotte da impianti a ciclo tradizionale e 80 m3/ha per
acque di vegetazione originate da impianti a ciclo continuo. Per tutelare l’ambiente la
normativa vieta anche lo spandimento nel periodo delle piogge, poiché porterebbe ad
una diffusione delle sostanze contenute nelle AV fino alle falde acquifere; in tal senso la
legge detta le linee guida sulla base delle quali le regioni dovranno emanare ordinanze
specifiche.
Per quanto riguarda le sanse, la legge n. 748 del 1984, nel punto 4 dell’articolo 1 nella
definizione del termine “fertilizzante” comprende prodotti minerali, organici e organo–
minerali, che si suddividono in “concimi” e “ammendanti e correttivi”. Definisce le
sanse come un ammendante vegetale semplice non compostato (quindi applicata al
terreno senza specifici limiti quantitativi) se risponde ai requisiti di umidità (massimo
50%), pH (compreso tra 6 e 8,5), carbonio organico sul secco (minimo 40%), azoto
organico sul secco (almeno 80% dell’azoto totale), rame totale sul secco (massimo 150
ppm), zinco totale sul secco (massimo 500 ppm), contenuto in torba sul tal quale
(massimo 20% sul tal quale). Sono altresì fissati i seguenti tenori massimi in metalli
pesanti, espressi sulla sostanza secca: piombo totale 140 ppm, cadmio totale 1,5 ppm,
nichel totale 50 ppm, mercurio totale 1,5 ppm [41].
3.6.3 Esclusione di alcune categorie di terreno
L’articolo 4 della normativa vigente fa riferimento anche all’“Esclusione di talune
categorie di terreni”.
1. Fatti salvi il divieto di spandimento su terreni non adibiti ad usi agricoli e le
esclusioni di cui all'articolo 5 della legge n. 574 del 1996, le acque di vegetazione e le
sanse umide non si possono spandere ove ricorrano i seguenti casi: a) distanza inferiore
a 10 metri dai corsi d’acqua misurati a partire dalle sponde e dagli inghiottitoi e doline,
ove non diversamente specificato dagli strumenti di pianificazione; b) distanza inferiore
ai 10 metri dall’inizio dell’arenile per le acque marino costiere e lacuali; c) terreni con
pendenza superiore al 15 % privi di sistemazione idraulico agraria; d) boschi; e) giardini
ed aree di uso pubblico; f) aree di cava.
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2. Le regioni possono stabilire ulteriori divieti in prossimità di strade pubbliche […] o in
ottemperanza a strumenti di pianificazione di bacino o piani di tutela regionale, nonché
per riposo temporaneo di siti ove le acque di vegetazione e le sanse umide siano state
distribuite per diversi anni consecutivi.
Inoltre, disciplina le modalità di spandimento “…lo spandimento delle acque di
vegetazione deve essere realizzato assicurando una idonea distribuzione ed
incorporazione delle sostanze sui terreni in modo da evitare conseguenze tali da mettere
in pericolo l’approvvigionamento idrico, nuocere alle risorse viventi ed al sistema
ecologico; …lo spandimento delle acque di vegetazione si intende realizzato in modo
tecnicamente corretto e compatibile con le condizioni di produzione nel caso di
distribuzione uniforme del carico idraulico sull’intera superficie dei terreni in modo da
evitare fenomeni di ruscellamento”.
3.6.4 Autorizzazioni
Le autorizzazioni per lo spandimento delle AV e delle sanse è previsto previa
comunicazione annuale da parte del responsabile dell’oleificio il quale deve far
pervenire, almeno 30 giorni prima, una richiesta di spandimento al sindaco del comune
di riferimento. La comunicazione deve essere redatta secondo le indicazioni del decreto
del 6 Luglio 2005. L’attività di spargimento deve essere disciplinata dalla regione di
riferimento “garantendo nel contempo la tutela dei corpi idrici potenzialmente
interessati e in particolare il raggiungimento o il mantenimento degli obiettivi di qualità
di cui al presente decreto”[41]. Inoltre l’articolo 6 del D.M. introduce l’obbligo di un
registro di lavorazione: “In ogni frantoio che produce e intende avviare allo
spandimento sul terreno le acque di vegetazione e le sanse umide deve essere presente
un registro di lavorazione contenente almeno i seguenti dati relativi alle operazioni di
molitura mensili: a) totale olive entrate (in kg); b) totale olive molite (in kg); c) totale
olio ottenuto (in kg); d) totale sansa ottenuta in base alle percentuali relative alle singole
tipologie d’impianto (in kg).
3.6.5 Stoccaggio
L’articolo 5 regola lo stoccaggio e il trasporto delle acque di vegetazione. Lo stoccaggio
delle acque di vegetazione, destinate all’utilizzazione agronomica, è permesso per un
periodo di tempo massimo di 30 giorni. Nelle fasi di stoccaggio e trasporto delle acque
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di vegetazione è vietata la miscelazione delle stesse con effluenti zootecnici,
agroindustriali o con i rifiuti di cui al decreto legislativo n. 152 del 2006. 4.
Per calcolare la capacità minima dei contenitori di stoccaggio delle acque di vegetazione
si fa riferimento ai seguenti parametri: a) volume delle acque di vegetazione
comprensivo delle acque di lavaggio delle olive, prodotte in 30 giorni sulla base della
potenzialità effettiva di lavorazione del frantoio nelle 8 ore; b) apporti delle
precipitazioni, che possono incrementare il volume delle acque se non si dispone di
coperture adeguate; c) franco di sicurezza di almeno 10 centimetri. Nelle fasi di
trasferimento e stoccaggio delle acque di vegetazione, le regioni individuano gli
accorgimenti tecnici e gestionali atti a limitare le emissioni di odori molesti e la
produzione di aerosol e stabiliscono i tempi e le modalità di gestione e conservazione
della documentazione relativa al trasporto. Lo stoccaggio ed il trasporto delle sanse
umide è regolato dall’articolo 6 e prevede una regolamentazione del tutto equivalente a
quanto riportato nell’articolo 5 [43].
3.6.6 Trasporto e Inosservanze
Le regioni regolano, secondo la legge, il trasporto delle AV e delle sanse. Queste norme
prevedendo almeno che vengano fornite le seguenti informazioni (comma 9 articolo 5):
a) gli estremi identificativi del frantoio da cui originano le acque di vegetazione
trasportate e del legale rappresentate dello stesso; b) la quantità delle acque trasportate;
c) la identificazione del mezzo di trasporto; d) gli estremi identificativi del destinatario e
l’ubicazione del sito di spandimento; e) gli estremi della comunicazione redatta dal
legale rappresentante del frantoio da cui originano le acque trasportate.
Le Regioni stabiliscono inoltre i tempi di conservazione della documentazione di cui al
comma 9; stabiliscono altresì le modalità da seguire in caso di conferimento delle acque
di vegetazione ad un contenitore di stoccaggio ubicato al di fuori del frantoio.
Secondo quanto stabilito dall’articolo 8 del decreto del 6 luglio 2005, denominato
“Inosservanza delle norme tecniche per l’utilizzazione agronomica”, le regioni
prevedono l’adozione di sanzioni che prevedono anche interdizioni secondo la gravità
delle violazioni per le ipotesi d’inosservanza delle norme tecniche stabilite dalle
medesime [44].
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Table 8 Tabella riassuntiva del quadro normativo vigente.
NORMATIVA SULL’IMPIEGO AGRONOMICO DEI REFLUI OLEARI
Rifermenti
normativi
- Decreto del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali del 6 luglio 2005
- Decreto legislativo n. 152 del 1999
- Legge n. 574 del 1996
- Legge n. 748 del 1984
Limiti di
accettabilità
Acque di vegetazione
- 50 m3/ha/anno AV da impianti tradizionali
- 80 m3/ha/anno AV da ciclo continuo.
Sanse Senza specifici limiti quantitativi se
la sansa risponde ai requisiti stabiliti
dalla legge 19 ottobre 1984, n. 748
(ammendante vegetale semplice non
compostato).
Esclusione di
talune categorie
di terreno
Le acque di vegetazione e le sanse non si possono spandere su terreni:
1.Non adibiti ad usi agricoli
2.Con distanza inferiore a dieci metri dai corsi d’acqua e, lungo le coste, con
distanza inferiore ai dieci metri dall’inizio dell’arenile;
3.Con pendenza superiore al 15% privi di sistemazione idraulico agraria;
4.Boschivi; con giardini, aree di uso pubblico e aree di cava.
Comunicazione
preventiva
Comunicazione annuale, da parte del rappresentante legale del frantoio al sindaco
almeno trenta giorni prima dell’inizio dello spandimento, comprendente una
relazione tecnica (modelli nell’allegato 1 e 2 del DM 6/07/2005).
Stoccaggio
Acque di vegetazione:
-Le regioni definiscono la capacità dei
contenitori di stoccaggio delle acque di
vegetazione;
-Il fondo e le pareti dei contenitori di
stoccaggio devono essere impermeabilizzati;
nel caso di contenitori in terra, gli stessi
devono essere dotati di un fosso di guardia
perimetrale dimensionato e isolato
idraulicamente dalla normale rete scolante;
-Le regioni individuano gli accorgimenti
tecnici e gestionali atti a limitare le emissioni
di odori molesti e la produzione di aerosol;
-Divieto di spandimento fino a quando
perdurano le piogge e i terreni sono saturi
d’acqua.
Sanse:
-Contenitori di stoccaggio capaci di
contenere le sanse nei periodi in cui
l’impiego agricolo è impedito da
motivazioni agronomiche,
climatiche o disposizioni
normative;
-I contenitori per lo stoccaggio
devono essere adeguatamente
impermeabilizzati e coperti al fine
di evitare fenomeni di percolazione
e infiltrazione.
Trasporto
La documentazione di trasporto deve riportare:
-Estremi identificativi del frantoio e del legale rappresentate dello stesso;
-Quantità delle acque trasportate;
-identificazione del mezzo di trasporto;
-Estremi identificativi del destinatario e ubicazione del sito di spandimento;
estremi della comunicazione.
Controlli e
Inosservanze
Le regioni prevedono l’adozione di sanzioni secondo la gravità delle violazioni
delle norme.
Il sindaco, sulla base dei risultati di controlli, può impartire specifiche prescrizioni,
ivi inclusa la riduzione dei limiti di accettabilità.
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Questa breve panoramica della normativa di riferimento per i sottoprodotti dell’industria
olearia mette in luce quanto sia oneroso, in termini economici ma anche di tempo e di
risorsa umana, l’attuazione di uno smaltimento a norma di legge. Per questo, e anche
per la stagionalità della produzione e della manodopera spesso non sufficiente, lo
smaltimento illegale dei reflui oleari, in modo non controllato e oltre i limiti di legge,
costituisce oggi una diffusa alternativa all’attività di regolare utilizzazione agronomica.
Questa pratica genera gravi danni per l’ambiente e per i depuratori comunali che vanno
in avaria a causa del sopraggiungere improvviso di tali riversamenti a monte nel sistema
fognario con problemi gravi di intasi. Infatti spesso singoli soggetti committenti e
singoli trasportatori, onde evitare di raggiungere i siti di gestione autorizzati, riversano i
reflui oleari in tombini, pozzi, fiumi o terreni in modo disarticolato e puntiforme sul
territorio;
Per quanto riguarda le sanzioni, l’autorità comunale è competente a comminare le
sanzioni amministrative in materia di utilizzazione agronomica delle acque di
vegetazione e delle sanse umide ai sensi dell’art. 8 della legge n. 574 del 1996. A tale
proposito è interessante citare i risultati della campagna di controllo tesa a contrastare il
fenomeno degli scarichi illeciti dei frantoi nella provincia di Bari nel 2009: Le
irregolarità, oggetto di sanzioni penali e amministrative in materia di trattamento e
smaltimento delle acque reflue, sono state rilevate nel 25 per cento delle aziende
sottoposte ai controlli. Quindici le comunicazioni di reato a carico dei titolari dei frantoi
oleari per scarichi in rete fognaria, nel sottosuolo, per smaltimento abusivo di acque di
vegetazione sul suolo; trentuno le sanzioni amministrative per un importo complessivo
pari a 75mila euro. L'intervento condotto dalla forestale ha evidenziato gli effetti
negativi degli scarichi illegali: grave impatto ambientale, un danno nella qualità del
processo depurativo i cui costi aggiuntivi finiscono per ricadere su tutti i cittadini [45].
3.7 ASPETTO NORMATIVO ACQUE REFLUE (152/2006)
La normativa in materia ambientale per le acque reflue N°152 del 2006 stabilisce in
maniera ampia e dettagliata le modalità e i limiti delle acque reflue facendo una
distinzione e classificazione per le varie tipologie di acque reflue. In questa sede ci si
limiterà a dare una breve descrizione inerente all’uso delle AV.
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La legge è composta da 6 parti distinte secondo le seguenti macro aree:
1. Disposizioni comuni e principi generali;
2. Procedure per la valutazione ambientale strategica (VAS), per la valutazione
d'impatto ambientale (VIA) e per l'autorizzazione ambientale integrata (IPPC);
3. Norme in materia di difesa del suolo e lotta alla desertificazione, di tutela delle
acque dall'inquinamento e di gestione delle risorse idriche;
4. Norme in materia di gestione dei rifiuti e di bonifica dei siti inquinati;
5. Norme in materia di tutela dell'aria e di riduzione delle emissioni in atmosfera;
a. Disposizioni per particolari installazioni;
6. Norme in materia di tutela risarcitoria contro i danni all'ambiente.
La trattazione relativa alle AV si trova nella sezione in materia di difesa del suolo (parte
terza); le acque, su disposizione della legge 152/99, classifica le AV come refluo
industriale. Dunque i valori limiti ammissibili per lo sversamento delle acque di
vegetazione fanno riferimento alla Tabella 9 estrapolata dagli allegati della sezione di
riferimento.
Tra tutti i valori, quelli di maggior interesse (poiché sono i più critici) per la valutazione
delle AV considerando lo sversamento in fognatura, sono:
- Il pH che deve essere compreso fra 5,5 e 9,5;
- Il COD che deve essere inferiore a 500 mg/L;
- Il BOD5 che deve essere inferiore a 250 mg/L;
- Il contenuto di polifenoli che deve essere inferiore a 1mg/L.
Qualsiasi AV trattata che abbia valori sopra la soglia specificata non può essere sversata
in fognatura. Come vedremo, solamente un trattamento per distillazione oppure con
processo a membrana permette di rientrare in tali limiti.
Oltre ai limiti ammissibili per le acque, la normativa in questione fissa le modalità di
compilazione e presentazione della documentazione necessaria, tramite gli allegati.
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Table 9 Limiti superiori delle acque reflue adatte allo sversamento in fogna o su terreno.
Parametri Unità di
misura
Scarico in acque
superficiali Scarico in rete fognaria
pH 5,5-9,5 5,5-9,5
Temperatura °C
Colore Non percettibile con
diluizione
Non percettibile con diluizione
1:40
Odore Non deve essere causa di
molestie
Non deve essere causa di
molestie
Materiali grossolani Assenti Assenti
Solidi speciali
totali mg/L ≤80 ≤200
BOD5 (come O2) [2] mg/L ≤40 ≤250
COD (come O2) [2] mg/L ≤160 ≤500
Alluminio mg/L ≤1 ≤2,0
Arsenico mg/L ≤0,5 ≤0,5
Bario mg/L ≤20 -
Boro mg/L ≤2 ≤4
Cadmio mg/L ≤0,02 ≤0,02
Cromo totale mg/L ≤2 ≤4
Cromo VI mg/L ≤0,2 ≤020
Ferro mg/L ≤2 ≤4
Manganese mg/L ≤2 ≤4
Mercurio mg/L ≤0,005 ≤0,005
Nichel mg/L ≤2 ≤4
Piombo mg/L ≤0,2 ≤0,3
Rame mg/L ≤0,1 ≤0,4
Selenio mg/L ≤0,03 ≤0,03
Stagno mg/L ≤10
Zinco mg/L ≤0,5 ≤1,0
Cianuri totali come
(CN) mg/L ≤0,5 ≤1,0
Cloro attivo mg/L ≤0,2 ≤0,3
Solfuri (come H2S) mg/L ≤1 ≤2
76
Solfiti (come mg/L ≤1 ≤2
Solfati (come SO4)
[3] mg/L ≤1000 ≤1000
Cloruri [3] mg/L ≤1200 ≤1200
Fluoruri mg/L ≤6 ≤12
Fosforo totale mg/L ≤10 ≤10
Azoto mg/L ≤15 ≤30
Azoto nitroso mg/L ≤0,6 ≤0,6
Azoto nitrico mg/L ≤20 ≤30
Grassi e olii mg/L ≤20 ≤40
Idrocarburi mg/L ≤5 ≤10
Fenoli mg/L ≤0,5 ≤1
Aldeidi mg/L ≤1 ≤2
Solventi mg/L ≤0,2 ≤0,4
Solventi mg/L ≤0,1 ≤0,2
Tensioattivi mg/L ≤2 ≤4
Pesticidi mg/L ≤0,10 ≤0,10
Pesticidi totali mg/L ≤0,05 ≤0,05
Tra cui:
- aldrin mg/L ≤0,01 ≤0,01
- dieldrin mg/L ≤0,01 ≤0,01
- endrin mg/L ≤0,002 ≤0,002
- isodrin mg/L ≤0,002 ≤0,002
Solventi mg/L ≤1 ≤2
Escherichia coli
[4]
UFC/ 1
00mL Nota
Saggio di tossicità
acuta
Il campione non è
accettabile
quando dopo 24 ore il
numero
degli organismi
immobili uguale o maggiore
del
50% del totale
Il campione non e accettabile
quando
dopo 24 ore il numero degli
organismi
immobili è uguale o
maggiore: è del 80%
del totale
77
4 CASE STUDY: ANALISI AMBIENTALE DEL FRANTOIO
FONTANA LAURA
Nel ambito dell’industria olearia si incontrano spesso diverse realtà: alcune riguardano
la scelta del metodo di estrazione, dei tempi e delle temperature del processo; altre i
metodi di smaltimento dei sottoprodotti.
Come si è visto, il problema che rappresenta lo smaltimento delle acque di vegetazione
è grande, sia per motivi gestionali e costruttivi che per motivi economici. Per questo i
proprietari degli oleifici, soprattutto di medie dimensioni che si trovano ad affrontare
queste problematiche, hanno manifestato, negli ultimi anni, un interesse sempre
crescente per i metodi che potrebbero porre una soluzione alla diatriba dei sottoprodotti
oleari. Grazie a questo interesse sempre crescente, alimentato anche da una volontà di
ridurre il costo ambientale delle attività, è stato possibile portare avanti la ricerca
oggetto di questo studio basandosi su dati reali provenienti da un frantoio laziale.
Per valutare l’impatto ambientale del processo produttivo dell’olio di oliva è stata scelta
la metodologia LCA (Acronimo di “Life Cycle Assessment” o, in italiano, "valutazione
del ciclo di vita"). Il motivo di questa scelta è dato dal fatto che la LCA è una
metodologia che può essere usata per valutare, calcolare e quantificare l'impatto
ambientale di un prodotto, di un servizio o anche di un’azienda e presenta due
caratteristiche salienti. La prima è l'idea di considerare l’intero ciclo vitale di un
prodotto o l’intera catena di valore di un business. Essa può iniziare con l'estrazione
delle materie prime fino al termine della vita del prodotto, attraverso tutte le fasi
intermedie (ad esempio utilizzo, imballaggio o trasporto) oppure può focalizzarsi solo
su una fase specifica della produzione, come in questo caso. La seconda caratteristica
consiste nella valutazione dell'impatto ambientale in funzione di una serie di indicatori:
cambiamento climatico (emissioni di GreenHouse Gas), risorse (energia, materie
prime), acqua, biodiversità e salute umana. È fondamentale tener presente che la LCA è
una metodologia scientifica e che tutto ciò che si valuta viene quantificato. Si tratta
quindi di un approccio scientifico per valutare gli impatti e usarli come base per
prendere decisioni informate sulle differenti opzioni disponibili [46]
78
Questo strumento permette, quindi, di gestire in modo trasparente l’analisi del sistema
oggetto di studio e di comprendere, ripercorrere ed eventualmente criticare l’iter che ha
portato a determinate conclusioni.
L’analisi del ciclo di vita rappresenta un supporto fondamentale allo sviluppo di schemi
di Etichettatura Ambientale: nella definizione dei criteri ambientali di riferimento per un
dato gruppo di prodotti (etichette ecologiche di tipo Ecolabel), o come principale
strumento atto a ottenere una Dichiarazione Ambientale di Prodotto [47]. La
Dichiarazione Ambientale di prodotto (EPD, Environmental Product Declaration) è una
etichettatura ambientale che restituisce in modo uniformato e confrontabile i risultati
della LCA, per garantire la confrontabilità dei dati, l’accessibilità e la diffusione
dell’informazione ambientale [48]. Con l’EPD, sia il prodotto merce o servizio, le
aziende hanno la possibilità di comunicare le proprie strategie e l'impegno a orientare la
produzione nel rispetto dell'ambiente valorizzando il prodotto stesso. Questa etichetta
utilizza la Valutazione del Ciclo di Vita (LCA - Life Cycle Assessment) come
metodologia per l'identificazione e la quantificazione degli impatti ambientali.
L'applicazione della LCA deve essere in accordo con quanto previsto dalle norme della
serie ISO 14040, in modo da garantire l’oggettività delle informazioni contenute nella
dichiarazione [47].
4.1 GENERALITÀ SUL LIFE CYCLE ASSESSMENT
4.1.1 Significato e normativa
La definizione ufficiale di LCA data dal SETAC (Society of Environmental Toxicology
and Chemistry) nel 1993 è: “una LCA è un processo oggettivo di valutazione dei carichi
ambientali connessi con un prodotto, un processo o una attività, attraverso
l’identificazione e la quantificazione dell’energia e dei materiali usati e dei rifiuti
rilasciati nell’ambiente, per valutare l’impatto di questi usi di energia e di materiali e dei
rilasci nell’ambiente e per valutare e realizzare le opportunità di miglioramento
ambientale. La valutazione include l’intero ciclo di vita del prodotto (dalla culla alla
tomba), comprendendo l’estrazione ed il trattamento delle materie prime, la
fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l’uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento
finale”.
79
Da questo emerge l’attualità della LCA, la nuova metodologia la cui caratteristica
fondamentale è costituita dal modo assolutamente nuovo di affrontare l’analisi dei
sistemi industriali: dall’approccio tipico dell’ingegneria tradizionale, che privilegia lo
studio separato dei singoli elementi dei processi produttivi, si passa ad una visione
sistemica, in cui tutti i processi di trasformazione, a partire dall’estrazione delle materie
prime fino allo smaltimento dei prodotti a fine vita, sono presi in considerazione in
quanto partecipano alla realizzazione della funzione per la quale essi sono progettati.
Quest’impostazione di studio del sistema produttivo fa parte di una cultura più ampia
che pensa la produzione industriale dal punto di vista del concetto di sviluppo
sostenibile, fase basilare di un possibile nuovo modello d’organizzazione e management
non solo del sistema produttivo, i cui obiettivi sono la conservazione delle risorse
naturali e la minimizzazione degli effetti delle attività antropiche sull’ambiente.
In linea teorica uno studio di LCA dovrebbe comprendere tutte le fasi del ciclo di vita.
Molto spesso questo richiede un eccessivo dispendio di risorse, si può allora decidere di
limitare lo studio ad alcune fasi avendo l’accortezza di specificare quali sono i confini
del sistema considerato e conseguentemente quali i processi trascurati e perché.
I recenti provvedimenti e le iniziative di politica ambientale intraprese dalla Comunità
Europea o da altri organismi internazionali, l’introduzione dell’ISO Norme della serie
14000 e, in particolare, quelle della serie 14020 e 14040 dedicate rispettivamente alle
Dichiarazioni Ambientali di Prodotto (EPD) e alla LCA, hanno sicuramente costituito
un ulteriore incentivo per le imprese a dotarsi di procedure di controllo e di verifica dei
rendimenti energetici/ambientali dei propri processi, dall’implementazione di veri e
propri Sistemi di Gestione Ambientale (SGA) a richieste d’etichette ecologiche sui
propri prodotti o servizi, orientando di conseguenza la ricerca applicata ad elaborare
nuove tecniche in grado di soddisfare tali esigenze [49].
Il riferimento normativo internazionale per l'esecuzione degli studi di LCA è
rappresentato dalle norme ISO della serie 14040:
- UNI EN ISO 1040:2006 - Gestione ambientale - Valutazione del ciclo di vita -
Principi e quadro di riferimento;
80
- UNI EN ISO 1044:2006 - Gestione ambientale - Valutazione del ciclo di vita -
Requisiti e linee guida.
4.1.2 Le fasi del LCA
La valutazione del ciclo di vita deve comprendere le seguenti fasi:
1. La definizione dell’obiettivo e del campo di applicazione dello studio:
Si stabiliscono le ragioni per le quali viene sviluppata la LCA e l’uso che si vuol
fare dei suoi risultati. Le funzioni del sistema prodotto, l’unità funzionale, il
sistema di prodotto oggetto dello studio e i confini del sistema, i tipi di impatto,
le metodologie di valutazione dell’impatto e la susseguente interpretazione da
utilizzare, i requisiti di qualità dei dati iniziali.
2. L’analisi dell’inventario:
Comprende la raccolta dei dati ed i procedimenti di calcolo che consentono di
quantificare i tipi di interazione che il sistema ha con l’ambiente; tali interazioni
possono riguardare l’utilizzo di risorse e i rilasci nell’aria, nell’acqua e nel
terreno associati al sistema-prodotto (Frankl, Rubik, 2000).
3. La valutazione dell’impatto:
Ha lo scopo di valutare i potenziali impatti ambientali provocati dai processi,
prodotti o attività, impiegando le informazioni raccolte in sede di inventario. Ad
ogni impatto ambientale può essere associato uno o più effetti ambientali.
Prevede quattro momenti distinti:
- Classificazione. La fase di assegnazione dei dati raccolti nell’inventario ad una
o più categorie d’impatto ambientale, noti gli effetti e i danni potenziali delle
emissioni alla salute umana, all’ambiente, all’impoverimento delle risorse e così
via. Alla fine di questa fase, all’interno di ciascuna categoria di impatto
ambientale, saranno contenuti tutti gli input e output del ciclo di vita che
contribuiscono allo sviluppo dei diversi problemi ambientali (la stessa sostanza
o materiale potrà quindi essere contenuta all’interno di più categorie di impatto).
- Caratterizzazione. Ha lo scopo di quantificare l’impatto generato. Essa
trasforma, attraverso una serie di calcoli, le sostanze presenti nell’inventario
(precedentemente classificate) in indicatori di carattere numerico, determinando
il contributo relativo di ogni singola sostanza emessa o risorsa usata.
81
L’operazione viene effettuata moltiplicando i pesi delle sostanze emesse o
consumate nel processo in esame per i relativi fattori di caratterizzazione, propri
di ogni categoria di impatto (modello di caratterizzazione). Il fattore di
caratterizzazione misura l’intensità dell’effetto della sostanza sul problema
ambientale considerato, ed è stabilito da un’Authority sulla base di
considerazioni di carattere puramente scientifico. Il risultato della fase di
caratterizzazione è il profilo ambientale, costituito da una serie di punteggi
d’impatto ambientale relativi a ciascuna categoria, ottenuti sommando tra loro
tutti i contributi ottenuti. Solitamente viene rappresentato graficamente
attraverso una serie di istogrammi.
- Normalizzazione. I valori ottenuti dalla caratterizzazione vengono
normalizzati, divisi, cioè, per un “valore di riferimento” rappresentato
generalmente da dati medi su scala mondiale, ecc. Attraverso la normalizzazione
si può stabilire quindi l’entità dell’impatto ambientale del sistema studiato
rispetto a quello prodotto nell’area geografica prescelta come riferimento.
- Valutazione. L’obiettivo è poter esprimere, attraverso un indice ambientale
finale, l’impatto ambientale associato al prodotto nell’arco del suo ciclo di vita.
Table 10 Principali effetti ambientali e scale di influenza
Scala Effetto
Globale Effetto serra
Assottigliamento della fascia di ozono
Consumo delle risorse non rinnovabili
Regionale Acidificazione
Eutrofizzazione
Formazione di smog fotochimico
Tossicità cronica
Locale Effetti sulla salute dell’uomo
Degradazione dell’area
I primi due aspetti (classificazione e caratterizzazione) rappresentano elementi
obbligatori per effettuare uno studio LCA, i rimanenti sono facoltativi.
82
I valori degli effetti normalizzati vengono perciò moltiplicati per “fattori peso”
della valutazione, relativi alle varie categorie di danno, che esprimono
l’importanza intesa come criticità, attribuita a ciascun problema ambientale.
Sommando i valori degli effetti così ottenuti si ottiene un unico valore
adimensionale, l’ecoindicatore, indice ambientale finale, che quantifica l’impatto
ambientale associato al prodotto.
4. L’interpretazione dei risultati:
I risultati delle fasi precedenti vengono sintetizzati, analizzati, controllati e
discussi in accordo con l’obiettivo dello studio, per giungere a conclusioni ed
indicazioni che consentano di migliorare le prestazioni ambientali del sistema-
prodotto analizzato.
4.1.3 Il software SimaPro
Il software SimaPro offre la possibilità di effettuare le valutazioni di impatto ambientale
utilizzando diverse metodologie (le più importanti a livello europeo), permettendo di
comparare i risultati su basi di valutazione differenti. I diversi metodi hanno differenti
pesature delle categorie di danno ambientale, in base alla filosofia con cui sono stati
concepiti. Anche in questo caso il sistema permette la personalizzazione dei metodi di
valutazione come il rapporto di pesatura delle varie categorie di danno o la presa in
considerazione di eventuali risorse aggiuntive. I principali metodi di valutazione del
danno utilizzabili sono:
- ReCiPe;
- CML 2 baseline 2000; (quello basico, scelto per lo studio)
- CML 2001 (all impact categories);
- EPD (2008);
- Eco-indicator 99;
- Ecological Scarcity 2006;
83
4.2 DEFINIZIONE DELL’OBIETTIVO E DEL CAMPO DI APPLICAZIONE
DELLO STUDIO
L’obiettivo di questa sezione dello studio è quello di valutare l’impatto ambientale del
processo produttivo dell’olio e confrontarlo con l’impatto ambientale che si avrebbe nel
caso fossero presenti, nel frantoio stesso, degli impianti di trattamento delle acque di
vegetazione. In questo modo, sarà facilmente individuabile la convenienza, o meno, dal
punto di vista ambientale della presenza di un impianto di trattamento.
Questa ricerca è motivata dalla volontà di complementare lo studio di fattibilità
dell’impianto di trattamento per le AV messo appunto dall’ENEA di Frascati. Poiché la
fattibilità economica di tale impianto risulta dimostrata in ricerche precedenti [3], risulta
adesso opportuno verificare che ci sia anche una convenienza in termini di riduzione dei
costi ambientali.
Dati aziendali: L’oleificio.
L’oleificio Fontana Laura è un'azienda a gestione familiare, nel settore della spremitura
delle olive dal 1928. Durante i mesi di raccolta intensa il frantoio lavora 24h/24h e conta
con un numero di personale massimo di 25 persone. L’azienda produce olio sia con un
sistema di lavorazione delle olive di tipo tradizionale, con macine di granito e
spremitura a freddo, che con un moderno sistema di estrazione continua tramite
centrifugazione. Entrambi i metodi garantiscono la massima qualità del prodotto finale.
In questo studio verrà preso in considerazione solo il trattamento continuo con
centrifugazione, essendo quello più utilizzato.
Inquadramento geografico
Il Frantoio Fontana Laura si trova nel Lazio, a sud-est della provincia di Roma, nella
zona di Montecompatri, al centro dei Castelli Romani. I principali centri delle vicinanze
sono: Colonna, Monte Porzio Catone, Frascati, San Cesareo, Zagarolo, Grottaferrata e
Rocca Priora. (Fig. 24)
84
Nel frantoio, durante il periodo della raccolta, giungono olive provenienti dai comuni
limitrofi. Il raggio medio di interesse del frantoio è di 25/30 km giacché, dovuto anche
alla natura collinare della zona, il costo di trasporto risulterebbe troppo oneroso per
distanze maggiori. (Fig. 25)
Per quanto riguarda l’orografia e la geografia dell’area, il territorio dei Castelli Romani
è di natura vulcanica, originata dal crollo del Vulcano Laziale alcune centinaia di
Figure 25 Inquadramento geografico del frantoio Fontana Laura
Figure 26 Raggio di influenza per la raccolta delle olive del frantoio Fontana Laura
85
migliaia di anni fa. Alla bocca principale del Vulcano Laziale che occupava l'intera
aerea della cintura interna dei Castelli, infatti, deve la sua orografia collinare, mentre i
laghi sono originati dalle altre bocche minori del Vulcano.
Il livello medio sopra il livello del mare della zona risulta essere di 600 m s.l.m. mentre
il comune di Montecompatri raggiunge quote di 778 m s.l.m. Dal 1984 tutto il territorio
è attraversato dal Parco dei Castelli Romani che contribuisce a mantenere le
caratteristiche naturali.
Gli unici bacini dei Castelli Romani sono i laghi vulcanici di Albano e Nemi, mentre
tutto il territorio è attraversato da piccoli torrenti, alcuni dei quali sono esclusivamente
stagionali.
Il clima dei Castelli Romani varia a seconda della posizione geografica e dell’altezza. Si
passa da un clima di pianura, come quello di Roma, ad un clima quasi montano nelle
zone di Nemi. Il paesaggio è di tipo collinare, di fitte macchie di vegetazione bassa. I
centri urbani sono di piccole dimensioni e si trovano per lo più al vertice delle colline
stesse. I Castelli Romani, infatti, devono il loro toponimo alle fortificazioni edificate
sulle alture di questi luoghi da varie famiglie baronali romane. I comuni principali
dell’area di influenza del frantoio sono, in base al numero di abitanti, Marino, Albano
Laziale e Frascati. [50]
Altre fonti di inquinamento
L’area dei Castelli Romani risulta particolarmente inquinata. Infatti la zona presenta
serie problematiche soprattutto per quanto riguarda la qualità dell’acqua. Purtroppo le
fonti di inquinamento sono svariate e non ben definibili, si parla infatti di edilizia non
controllata e di scarichi illegali. Particolarmente allarmante risulta essere la presenza di
arsenico nelle acque dei comuni di Velletri e Lariano, che però si trovano fuori dall’area
di influenza del frantoio. Un esempio di scarichi illegali si è registrato nel Novembre
2015 nel comune di Ariccia, dove, in concomitanza con la molitura delle olive, un
canale di scolo ha iniziato a cambiare colore e a produrre cattivi odori. In seguito alle
denunce la polizia locale, seguendo a ritroso il condotto della sostanza oleosa
inquinante, ha scoperto un trattore con annessa una cisterna che effettuava degli scarichi
nel corso d’acqua delle acque di vegetazione provenienti da diversi frantoi della zona
[51].
86
La zona dei Castelli Romani è anche interessata da un inquinamento atmosferico e
acustico a causa della vicinanza dell’aeroporto di Ciampino. I controlli all’aeroporto di
Ciampino, dove il monitoraggio è attivo dal 2008 e sono presenti 8 centraline,
confermano costanti superamenti dei parametri acustici rilevati in alcune postazioni
(Arpa).
Definizione dei confini del sistema
Un passo fondamentale nella stesura dell’analisi del ciclo di vita è la definizione dei
confini del sistema. Questa scelta deve essere accurata e fatta in base all’obiettivo del
proprio studio.
Il sistema è un insieme di operazioni unitarie (processi), che sono legati tra loro da
flussi di prodotti intermedi e/o di correnti residue destinate al trattamento. La somma
delle singole operazioni unitarie (processi) costituisce l’intero ciclo “dalla culla alla
tomba” del processo in esame.
L’oggetto di questa LCA prende in considerazione esclusivamente la fase del ciclo di
vita che inizia con la lavorazione delle olive nell’oleificio e finisce con lo smaltimento
delle acque di vegetazione e delle sanse. I confini del sistema sono stati così definiti per
avere una panoramica più chiara e concisa delle fasi del processo di estrazione del olio,
anche in termini di gestione dei sottoprodotti, che più influiscono sulle categorie di
danno ambientale definite.
Figure 26 Definizione dei confini del sistema
87
Scelta dell’unità funzionale
Unità funzionale scelta: 1 tonnellata di olive trattate
L'unità funzionale indica l'oggetto riferimento dello studio a cui tutti i dati in ingresso
ed in uscita saranno normalizzati. La ISO 14040 definisce l’unità funzionale come:
- Misura della prestazione del flusso in uscita funzionale del sistema prodotto;
- Lo scopo principale dell’unità funzionale è di fornire un riferimento a cui legare i
flussi in uscita ed in entrata.
È quindi un riferimento necessario per consentire la comparabilità dei risultati
dell’LCA. [52]
4.2.1 Analisi dell’inventario
Schematizzazione e confronto dei due Processi Produttivi del frantoio Fontana Laura
Il frantoio Fontana Laura è dotato di due linee di lavorazione indipendenti: quella
tradizionale con macine di granito e spremitura a freddo, cui è stato affiancato un
moderno impianto di estrazione continua a freddo.
Per la spiegazione generale di ogni fase del processo produttivo si fa riferimento al
paragrafo 5 del capitolo 2. (2.5 le olive e l’estrazione del olio)
Di seguito verranno schematizzati e confrontati i due processi del frantoio studiato.
Il ciclo continuo a tre fasi nel frantoio Fontana Laura
Il frantoio di tipo continuo è il risultato della crescente esigenza di ottenere sempre più
alta qualità del prodotto olio di oliva, tecnologia e innovazione (riducendo anche i costi
di manodopera). L'elemento che contraddistingue un impianto a ciclo continuo è senza
dubbio il decanter (organo principale e il cuore di un frantoio).
A seconda del tipo di decanter usato, si hanno processi a due o tre fasi:
- Decanter a tre uscite (olio/acqua/sansa, detto a tre fasi)
- Decanter a due uscite (olio/sanse umide detto, a due fasi o integrale)
Nel frantoio Fontana Laura il decanter ha tre uscite e quindi si tratta di un ciclo continuo
di funzionamento a tre fasi, illustrato in seguito (Fig. 27).
88
Figure 27 Planimetria del frantoio Fontana Laura
1. Le olive vengono raccolte, lavate e defogliate.
Nel frantoio Fontana Laura dalla vasca o tramoggia di raccolta le olive sono
trasportate, tramite nastro trasportatore, nel deramifogliatore che grazie
all'utilizzo di un forte getto d'aria elimina tutti i corpi estranei (le foglie ad
esempio rendono l'olio molto più amaro).
2. Per il lavaggio viene impiegata esclusivamente acqua, le olive subiscono
un'asciugatura per semplice sgrondo dell'acqua di lavaggio. L’acqua di
lavaggioviene ricircolata per 24 h e quindi smaltita insieme alle acque di
vegetazione (anche se la composizione è diversa non c’è una normativa
apposita), mentre la terra residua dal lavaggio viene smaltita separatamente dalle
sanse secondo normativa.
3. Le olive vengono inviate al frangitore, in questo caso meccanico, che rilascia
una formazione continua di pasta di olive. Nel frantoio Fontana Laura si utilizza
un frangitore a martelli a doppia griglia. La rottura delle olive avviene tramite
urto violento con i martelli del frangitore e conseguente fuoriuscita dai fori di
una griglia opportunamente dimensionata. La particolarità di questo frangitore è
quella di avere un basso numeri di giri (1400 rpm anziché i classici 2800 rpm):
questo permette di limitare l'innalzamento di temperatura che subisce la pasta di
olive durante il processo di frangitura.
89
4. La pasta di olive va alla gramolatrice dove viene riscaldata fino a 27 °C e
mantenuta in continuo movimento per 1 h. Nel frantoio Fontana Laura la
gramolazione dura un tempo massimo di un'ora e la temperatura non supera
mediamente i 27 °C così da garantire l’estrazione a freddo2.
5. La pasta scaldata, addizionata opportunamente di acqua, viene inviata al
decanter dove viene separata la sansa dal mosto oleoso (acqua+olio).
6. In questo oleificio le sanse vengono depositate all’esterno della struttura dove
avviene la separazione del nocciolino: Il nocciolino viene immagazzinato in
siloni e venduto (ricavando un 5-10% del fatturato), le sanse vengono portate
via, per lo smaltimento in terreno agricolo, secondo normativa.
7. Il mosto oleoso viene invece inviato nella centrifuga verticale, che separa l’olio
dall’acqua.
8. L’olio viene inviato in delle vasche di raccolta dalle quali il cliente potrà
imbottigliare l’olio prodotto.
9. Le acque di vegetazione vengono inviate a dei vasconi interrati e poi prelevate,
tramite camion con pompa, per lo smaltimento.
Raccolta dei dati
Nel seguente studio di valutazione del ciclo di vita verrà considerato solo il processo
produttivo a tre fasi.
Il processo di estrazione dell’olio di oliva dà luogo alla produzione di tre correnti nel
processo a tre fasi:
- olio di oliva
- acque di vegetazione (OMW)
- residui solidi (sansa) OH
Come riepilogo del intero sistema, in 24 ore si ha la tabella 11.
2 Il Regolamento dell'Unione Europea n. 1019 del 2002 consente la dicitura in etichetta delle locuzioni a
freddo (in riferimento ai processi d'estrazione) solo se tutte le fasi del processo di estrazione sono svolte ad una temperatura inferiore o uguale a 27 °C.
90
Table 11 Riepilogo dei dati del Case study
Processo di
produzione Input
Quantità di
input Output
Quantità di
output
Tre fasi Olive 40 [t/g] Olio 100 [kg/g]
Acqua di lavaggio 0,2 [m3] OH 500 [kg/g]
Acqua fresca per il
decanter 0,5 [m
3] OMW 400 [L]
Per quanto riguarda invece i singoli sottoprocessi della molitura si fa riferimento a
quanto segue
Unità funzionale: 1 ton. Olive da trattare.
Il frantoio Fontana Laura lavora con un sistema continuo di centrifugazione a tre fasi.
Il frantoio lavora 400 quintali di olive (=40 tonnellate) in 24 ore. Tutti i macchinari che
compongono l’impianto di estrazione lavorano ininterrottamente le olive in arrivo, le
gramole hanno un tempo di ritenzione minimo di 60 minuti. L’acqua di lavaggio viene
messa in ricircolo per 24 ore e poi smaltita insieme alle acque di vegetazione. Si
ipotizza una resa in olio delle olive pari al 20% .
Nel riportare tutti i dati medi, relativi al frantoio, all’unità funzionale di 1 tonnellata si
ipotizza che il sistema lavori in continuo, mentre durante il funzionamento normale il
processo può essere sezionato in maniera da distinguere le olive in ingresso alle gramole
per diversi clienti. Il tempo necessario per ogni macchinario durante il processo sarà,
quindi, mediato rispetto all’unità funzionale scelta.
91
Table 12 Dati di input per l’analisi LCA.
Defogliazione e lavaggio
Quantità di acqua di lavaggio [m3] 0.005 Considerate insieme alle AV
Quantità di terra di lavaggio da smaltire [t] 0.00125 Considerate insieme alle
sanse
Consumo elettrico [kWh] 3
Frangitura
Consumo elettrico [kWh] 13.2
Gramolazione
Capacità di ogni gramola [m3] 0.7
Peso specifico pasta di olive [g/cm3] 0.96
Pasta di olive da gramolare [m3] 1.042
Numero di gramole necessarie 1.488095238 > 2 gramole
Consumo elettrico [kWh] 2.4
Decantazione
Consumo elettrico [kWh] 13.2
Quantità di sansa prodotta [t] 0.5
Consumo di acqua per la centrifugazione 4 qli ogni 16 qli
Consumo di acqua per ton centrifugata
[m3] 0.25
Quantità di nocciolino [t] 0.1
Centrifugazione
Consumo elettrico [kWh] 3.3
Olio estratto [L] 208.4
Quantità di AV prodotta [m3] 1.042
Smaltimento delle sanse
Camion medio [tkm]/ton totali 0.75
Incenerimento
Smaltimento delle AV
Camion medio [tkm]/ton totali 1.5
Spargimento sul terreno Composizione
AV
92
4.3 VALUTAZIONE DELL’IMPATTO
Per poter quantificare gli impatti ambientali, si considerano i seguenti impatti. Ad ogni
tipo di impatto è associato un indicatore di categoria perché, al momento
dell’implementazione dei dati con il software, si associa ogni emissione in cui è
presente questa formula chimica alla categoria di impatto:
• Acidificazione: Le emissioni di composti derivanti dalla combustione di
combustibili fossili, in particolare gli ossidi di zolfo e gli ossidi d’azoto, sono i
principali responsabili del fenomeno delle piogge acide, che provoca
l’abbassamento del pH di laghi, foreste e suolo, con gravi conseguenze per gli
organismi viventi, gli ecosistemi ed i materiali. Oltre agli ossidi di zolfo e di
azoto, sviluppa effetti acidificanti anche l’emissione di ammoniaca in atmosfera.
L’ammoniaca, reagendo con gli ossidi di zolfo e di azoto, permette la
formazione di composti relativamente stabili come il solfato d’ammonio ed il
nitrato d’ammonio. Questo rende possibile il trasporto a medio-lungo raggio
degli inquinanti acidi, caratteristica fondamentale del fenomeno
dell’acidificazione, che permette di rilevare gli effetti anche in zone distanti
migliaia di chilometri dalle fonti di emissione.
Indicatore di categoria: biossido di zolfo (SO2)
• Eutrofizzazione: con questo termine si indica una condizione di eccesso di
sostanze nutritive in un determinato comparto ambientale e nello specifico una
sovrabbondanza di nitrati e fosfati in ambiente acquatico che provocano
l'eccessivo accrescimento degli organismi vegetali acquatici. La conseguenza è
il degrado dell'ambiente divenuto anossico e quindi inadatto alla sopravvivenza
di forme di vita superiori.
Indicatore di categoria: fosfati (PO42-
)
• Effetto serra: è un fenomeno naturale, che caratterizza la Terra fin dalle sue
origini. La superficie terrestre assorbe la radiazione emessa dal Sole sotto forma
di radiazioni a breve lunghezza d’onda e ridistribuisce l’energia ricavata grazie
alla circolazione atmosferica e oceanica. Questo flusso energetico viene
bilanciato dalle radiazioni infrarosse a onde lunghe che la Terra riemette verso lo
spazio. Una porzione di questa radiazione infrarossa è tuttavia assorbita dai gas
presenti nell’atmosfera, provocando quel riscaldamento della superficie terrestre
93
e dell’atmosfera, conosciuto come “effetto serra naturale”, senza il quale la
temperatura media della superficie terrestre sarebbe circa 33 °C inferiore. I gas
che rendono possibile tale fenomeno sono il vapore acqueo, l’anidride carbonica
(CO2), il metano (CH4), l’ozono (O3) e il protossido d’azoto (N2O). Per
comparare gli impatti dovuti all’emissione di differenti gas serra ad sostanza è
stato assegnato un potenziale di riscaldamento globale che esprime il rapporto
tra l’assorbimento di radiazione infrarossa causata dall’emissione di 1 kg di tale
sostanza e quello causato da una stessa emissione di CO2.
Indicatore di categoria: anidride carbonica (CO2)
• Impatto di tossicità umana: si riferisce agli effetti sulla salute umana di
sostanze tossiche presenti nell’ambiente.
Indicatore di categoria: 1,4 diclorobenzene (1,4 DCB)
Impoverimento abiotico: Si riferisce all’esaurimento delle risorse non
rinnovabili. L’utilizzo di risorse energetiche viene considerato in questa
categoria.
Indicatore di categoria: Antimonio (kg Sb eq.)
• Smog fotochimico: fenomeno caratteristico delle ore diurne delle grandi aree
urbane nel periodo estivo è una complessa miscela di inquinanti atmosferici,
composta dall’ozono e altre sostanze chimiche ossidanti e dalle polveri sottili.
La componente più importante è appunto l’ozono a causa delle sue conseguenze
sulla salute umana e sugli ecosistemi naturali. L’ozono non viene emesso
direttamente ma si forma nella troposfera, sotto l’influenza della radiazione
solare, a seguito di una serie di reazioni fotochimiche che coinvolgono i
composti organici volatili e gli ossidi di azoto.
Indicatore di categoria: etilene(C2H4)
Ecotossicità: Questo fenomeno consiste nello scatenarsi di azione inibitrici
verso i microrganismi deprimendone e rallentandone l’attività e provocando di
conseguenza degli squilibri negli ecosistemi naturali (Camurati et al., 1984).
Indicatore di categoria: Cresolo (CH3C6H4OH) [53]
94
Nella figura 29 si ha l’output della simulazione con SimaPro, che esplicita il
peso percentuale che ogni fase del processo produttivo comporta per ogni
categoria di impatto.
Figure 28 Risultati dell’analisi LCA del processo allo stato attuale.
4.4 ANALISI DEI RISULTATI
L’analisi del ciclo di vita di una tonnellata di olive dello scenario di base ha evidenziato
l’influenza di ogni fase, per categoria di impatto, durante le fasi di estrazione in cui sono
utilizzati 0.255 m3 di acqua, 0.123 MJ di energia elettrica e 0.00343kg di gasolio,
mentre vengono prodotti mezza tonnellata di sansa e una tonnellata di acqua di
vegetazione. I dati di inventario sono stati elaborati con il software SimaPro 8 e per la
fase di valutazione di impatto del ciclo di vita, è stato applicato il metodo CML-IA
(baseline)3. Le categorie di impatto considerati sono sia globali che locali. I valori
3 ML-IA è un metodo LCA sviluppata dal Centro di Scienze Ambientali (CML) della Università di Leiden nei
Paesi Bassi. Il metodo CML-IA (baseline) elabora i dati secondo un approccio orientato al problema. La Guida CML fornisce anche un elenco di categorie di valutazione di impatto.
95
calcolati per ciascuna categoria di impatto, e il contributo di ciascuno stadio alle
categorie di impatto, sono riportati in tabella 13.
Table 13 Valori % calcolati per ogni categoria di impatto
L’impoverimento abiotico che riguarda il consumo delle risorse non rinnovabili è
fortemente influenzato dalle attività di smaltimento delle acque di vegetazione (42%) e
dallo smaltimento delle sanse (21%) mentre le altri fasi del processo si spartiscono
abbastanza equamente il restante 37%: Infatti l’impatto di queste fasi sul terreno e le
falde idriche (nel caso delle AV) è importante, cosi come l’occupazione del suolo e
l’utilizzo di un mezzo meccanico per l’asportazione e il trasporto. Un’altra categoria
rilevante è quella che riguarda l’Ecotossicità che per lo smaltimento delle AV interessa
il 23% del totale. Non bisogna dimenticare che il potere antimicrobico delle AV dipende
soprattutto dall’elevata concentrazione dimono e polifenoli che può variare tra 1,5 e 8,0
g/L in funzione del processo utilizzato nell’estrazione dell’olio (Servili e Montedoro,
1989). I polifenoli agiscono sui microrganismi denaturando le proteine cellularie
danneggiando le membrane, mentre i tannini inibiscono le attività enzimatiche
(Montedoro, 1958; Montedoro, 1973). Alcuni fenoli, inoltre, riducono notevolmente la
tensione superficiale esaltando l’azione antimicrobica (Ranalli et al., 1995). Infine,
l’eutrofizzazione è la categoria che più interessa le acque di vegetazione, quasi nella sua
totalita’ (99,7%) [53]. E’ noto che il fenomeno dell’eutrofizzazione è, in genere,
conseguente all’eccessivo apporto di sostanze nutrienti (per lo più composti azotati e
fosfatici) nelle acque determinando un deterioramento dello stato qualitativo. Questo
risultato è quindi il più ovvio, giacche’ gli scarichi delle acque di vegetazione sul
terreno fomentano questo fenomeno.
96
5 PROPOSTA DI IMPIANTO PER IL TRATTAMENTO DELLE AV
Partendo dalla nascita dell’olio di oliva, analizzando nel dettaglio il processo di
estrazione moderno, fino ad una descrizione delle tecnologie più tradizionali e
innovative per risolvere il problema dello smaltimento dei sottoprodotti, sono state
finora descritte le nozioni essenziali alla comprensione del problema legato allo
smaltimento delle AV. Di seguito verrà illustrato, sia in termini di risultati di una
simulazione che di prove sperimentali di laboratorio, il processo proposto dal team di
ricercatori dell’ENEA di Frascati per lo smaltimento delle acque di vegetazione, con
produzione di syngas in uscita da un reattore termochimico.
5.1 IL MODELLO DI SIMULAZIONE
La simulazione degli impianti di trattamento delle AV è stata realizzata in Aspen One
Engineering. Tale codice è stato pensato per analizzare il funzionamento dell’impianto
cercando di avere una stima accurata delle portate, temperature, pressioni in gioco nei
vari punti dell’impianto.
Di seguito verranno anche illustrate le ipotesi semplificative adottate nel modello,
rispetto alle quale sarà opportuno inquadrare i risultati.
Come visto nel paragrafo 3.2.4.4 relativo ai sistemi di filtrazione a membrana, il
brevetto Tosti e Sansovini si riaggancia al processo Pizzichini, trattando dapprima le
acque di vegetazione con membrane tangenziali di micro, ultra e nano –filtrazione. Il
retentato della filtrazione a membrana viene utilizzato per le reazioni di reforming e la
produzione di syngas, che potrà essere utilizzato per autosostenere dal punto di vista
energetico l’impianto. Si introdurranno di seguito alcuni concetti necessari alla
trattazione:
- Syngas: Il termine syngas (o gas di sintesi) nasce dall'unione delle due parole
“synthetic gas” (una miscela di gas, essenzialmente monossido di carbonio (CO) e
idrogeno (H2), metano (CH4) e anidride carbonica (CO2) [54].
- Reforming autotermico (autothermal reforming o ATR): è un processo chimico
industriale per la produzione di syngas. Il reagente di partenza è un gas naturale che
viene alimentato in un reattore dove subisce sia ossidazione parziale con ossigeno che
97
reazione di reforming con vapore. La fase di ossidazione parziale è progettata per
alimentare energeticamente i canali di reazione endotermici associati al reforming.
- Reattore termochimico: si tratta di una unità di processo che lavora ad alte temperature
dove avvengono reazioni chimiche catalizzate.
Il nuovo processo si propone di produrre syngas da una frazione delle acque di
vegetazione che sono una una miscela di acqua e sostanza organica da processare al
posto del metano in maniera simile a quanto descritto sopra per il reforming del metano.
Tuttavia rispetto alla quantità ottimale per il reforming, il contenuto di acqua presente
nelle AV è eccessivo e si rende pertanto necessario un processo di concentrazione delle
stesse prima d inviarle al reattore termochimico (reformer).
Per evitare l’intasamento delle membrane tangenziali, le AV prodotte dal processo di
estrazione dell’olio vengono prima inviate all’unità di pompaggio e separazione dei
solidi. Successivamente le AV, ripulite dalla frazione solida, entrano nel gruppo di
filtrazione che comprende sottogruppi di membrane a microfiltrazione (MF),
ultrafiltrazione (UF) e nanofiltrazione (NF); il permeato è costituito da una soluzione
acquosa molto diluita, mentre il retentato è costituito da una soluzione concentrata.
Il retentato viene a questo punto inviato ad un’unità ad alta temperatura che comprende
un reattore, il Reformer, che attraverso un catalizzatore favorisce i processi
termochimici (reforming, cracking, wgs, ecc.) con conseguente abbattimento del
contenuto organico e fenolico. Dal processo di reazione si possono separare,
successivamente ad un raffreddamento, una fase gassosa e una liquida: la prima è una
miscela gassosa simile ad un “Syngas” che contiene principalmente H2 e CH4 oltre ad
una considerevole quantità di CO2; la seconda è liquida costituita da AV esauste, con un
contenuto fenolico più che dimezzato, che viene ricircolata nel processo di separazione
a membrana.
Analizzando il processo nel dettaglio, si hanno le seguenti fasi: le AV vengono
convogliate nella pompa e raggiungono la pressione di 5 bar; successivamente un
separatore divide le parti solide in sospensione dalla soluzione; quest’ultima attraversa
uno scambiatore di calore che preriscalda le AV fino alla temperatura di 60 °C. La
soluzione entra nel primo reattore a membrana a microfiltrazione (MF) e le AV
98
vengono depurate della maggior parte degli acidi grassi e lieviti, pigmenti, emulsioni e
batteri. Il permeato risulta ancora ricco di polifenoli mentre il retentato risulta molto
diluito e quindi presenta una concentrazione minore in polifenoli. Il permeato della MF
viene portato nella zona di alta pressione (15 bar) ed entra nelle membrane tangenziali
ad ultrafiltrazione (UF). Il permeato dell’ultrafiltrazione presenta ancora una
concentrazione notevole in polifenoli mentre il retentato risulta essere ricco di colloidi,
batteri, zuccheri e proteine. Il permeato UF viene inviato alle membrana di
nanofiltrazione (NF) nella quale la maggior parte dei polifenoli viene separata dalla
soluzione ottenendo un permeato a basso contenuto di polifenoli (abbattimento di circa
tre ordini di grandezza rispetto alla soluzione iniziale di AV). Il retentato della NF,
invece, risulta ricco di polifenoli.
A valle quindi dei 3 processi di filtrazione tangenziale si avrà una frazione liquida (il
permeato) povera di polifenoli, che verrà in parte fatta ricircolare nel sistema per
permettere la pulizia delle membrane, soggette al fenomeno di sporcamento (Fouling).
Infatti le membrane, a seconda del contenuto di sostanza organica delle AV, devono
essere sottoposte periodicamente a cicli di lavaggio per ripristinare le caratteristiche
funzionali e limitare il Fouling secondario. La parte permeata non utilizzata per il
ricircolo, povera di materiale organico e di sostanze fenolitiche, può essere smaltita in
fognatura o sul terreno senza le controindicazioni che avevano le AV iniziali. I retentati
invece sono ricchi di sostanze organiche e fenoliche; tali retentati vengono miscelati
costituendo una soluzione concentrata di AV di circa il 50% rispetto alla soluzione
iniziale. Grazie a questo trattamento preliminare il contenuto di acqua delle AV viene
circa dimezzato e si può procedere al trattamento termochimico. Tale soluzione
concentrata viene preriscaldata dalla soluzione in uscita dal reattore attraverso uno
scambiatore di calore tubo mantello dove subisce una parziale vaporizzazione. Le AV
concentrate quindi passano nella caldaia che le vaporizza totalmente e le surriscalda fino
alla temperatura di 400 °C. La soluzione entra nel reattore, supposto adiabatico, dove
reagisce abbattendo il carico organico attraverso reazioni di cracking, reforming, water
gas shift, ossidazione parziale e totale. All’uscita i gas e il vapore hanno subito un lieve
abbassamento della temperatura dovuta alle caratteristiche endotermiche di alcune
reazioni. La miscela gas-vapore passa attraverso lo scambiatore cedendo calore alla
soluzione in ingresso in caldaia e successivamente in un altro scambiatore,
99
convenzionale, per preriscaldare la soluzione a monte del sistema di filtrazione
tangenziale. A volte il preriscaldamento delle AV in ingresso non risulta necessario,
poiché la temperatura raggiunta durante l’estrazione dell’olio è adatta al processo; è
stato perciò previsto un bypass che permetta di evitare il preriscaldamento (sia totale
che parziale). La soluzione dopo aver ceduto calore è una miscela liquido-vapore alla
temperatura di circa 150 °C. Questa miscela esce poi dall’essiccatore in fase liquida
quasi del tutto condensata. A questo punto un separatore liquido-gas separa il gas dalla
frazione liquida: il gas è inviato alla caldaia dove viene bruciato. Il liquido raccolto
viene di nuovo pompato e rinviato all’ingresso del reattore a membrana MF per
ricominciare il ciclo.
L’innovazione di questa tecnica sta nel fatto che i polifenoli vengono quasi del tutto
trasformati in syngas attraverso processi termochimici. I reflui liquidi di questo
processo non rappresentano più un problema ambientale: Il liquido in uscita dal
reforming è povero di polifenoli e comunque è riciclato all’impianto stesso mentre il
permeato che risulta dalla filtrazione tangenziale ha minor carico inquinante. In
particolare, la produzione di syngas permette di alimentare l’impianto stesso, riducendo
i consumi energetici. Per quanto riguarda l’analisi tecnico-economica [3] emerge che
non vi è guadagno diretto dalla vendita del syngas prodotto, quanto piuttosto un
risparmio nei costi di smaltimento dei sottoprodotti dell’industria olearia.
L’adozione di tale impianto, permette di avere i seguenti vantaggi:
1. Il permeato è a basso contenuto di polifenoli e a basso contenuto di sostanze
organiche costituendo cosi una miscela che potrebbe essere:
a. Smaltita direttamente in fogna
b. Utilizzata in impianti di co-digestione o digestione anaerobica (per
aumentare l’umidità della mistura)
c. Riversata su terreni (spandimento)
2. Il sistema dal punto di vista energetico, si autosostiene mediante la combustione del
syngas prodotto e di parte della sansa che può essere essiccata utilizzando i gas caldi del
processo di reforming
100
3. La gestione non richiede particolari accorgimenti o personale specializzato e perciò
può essere realizzata come unità “stand-alone” facilmente integrabile negli oleifici di
piccole-medie dimensioni molto diffusi in Italia
4. Può essere impiegato anche per AV con pesticidi (derivanti dal trattamento delle
olive)
Nella figura 30 è illustrato il processo con uno schema a blocchi. I dati relativi al calore
per il bilancio energetico e della produzione e consumo di syngas verranno illustrati di
seguito (par. 5.1.3. Output della simulazione)
Figure 30 Schema a blocchi del funzionamento dell’impianto di trattamento
5.1.1 Ipotesi globali del modello
Si propone quindi l’impianto di trattamento delle AV progettato dal team di ricercatori
dell’ENEA di Frascati, mediante il codice Aspen One Engineering [3].
Le ipotesi semplificative per la costruzione del modello sono le seguenti:
- L’impianto viene dimensionato per un oleificio di piccole dimensioni (olive molite
circa 2 t/h);
101
- La produzione di AV deriva da processi di estrazione a tre fasi per le quali è stata
considerata una produzione specifica di 1,5 m3 per tonnellata di olive molite;
- Per le membrane tangenziali è stato supposto un modello di separazione di tipo “Cut
Off”, ossia di separazione selettiva di tipo molecolare;
- Il reattore, supposto adiabatico, è stato modellato sul criterio di Gibbs di
minimizzazione dell’energia libera;
- I solidi sospesi sono stati ipotizzati pari al 5% della portata totale di AV di ingresso.
La soluzioni propostacombina le tecnologie separative con membrane tangenziali
sviluppate dal C.R. ENEA (Casaccia) e quelle di conversione con processi termochimici
sviluppate nel C.R. ENEA (Frascati). Tra varie alternative considerate nell’analisi
tecnico-economica, l’impianto in oggetto risulta la più sostenibile economicamente.
5.1.2 Dati di input
Il modello è stato costruito sulla base di ipotesi relative alla composizione delle AV che,
in generale, presentano una notevole variabilità di componenti e di concentrazioni. Per
la modellazione sono stati considerati progetti pilota per cui sono disponibili dati
sperimentali pubblicati. In particolare, è stata considerata la seguente composizione
delle AV:
Table 14 Dati di input per le AV in Aspen One Engineering
Component Brutal formula Concentration [mg/L] Total Mass Fraction Phenol Mass Fraction
Cinammic acid C9H8O2 1053 0,35% 9,47%
Tyrosol C8H10O2 2106 0,70% 18,95%
Vanillic acid C8H8O4 1287 0,43% 11,58%
Hydroxytyrosol C8H10O3 3159 1,05% 28,42%
Coumaric acid C9H8O3 1170 0,39% 10,53%
Ferulic acid C10H10O4 936 0,31% 8,42%
Caffeic acid C9H8O4 1404 0,47% 12,63%
Oleic acid C8H34O2 10000 3,32%
TOC [mg/L] - 114200 37,96%
COD [mg O2/L] - 145000 48,20%
Nitrogen [mg/L] N2 8500 2,83%
Minerals [mg/L] - 12000 3,99%
102
La tabella 14 mostra i dati di input per la modellazione delle AV. Vengono riportati i
valori delle portate dei componenti simulati con ASPEN; Nell’ultima colonna vengono
riportate le frazioni percentuai in massa dei vari polifenoli. I valori relativi al TOC,
COD, minerali e azoto legato sono stati stimati da [55] poiché non è stato possibile
reperire ulteriori dati sulla composizione molecolare relativi alla componente organica.
Inoltre sono stati riportati solamente stimati i valori del permeato poiché di maggior
interesse dal punto di vista operativo e normativo.
5.1.3 Output della simulazione
Come visto precedentemente il bilancio energetico dell’impianto di smaltimento delle
acque di vegetazione deve tener conto del calore utilizzato dal heater (Calore 1, Q1), del
calore utilizzato dal reattore (Calore 2 Q2) e del calore rilasciato dal cooler (Calore 3
Q3). Il calore rilasciato dal cooler, insieme al syngas prodotto dal impianto di
smaltimento andranno a fornire il calore necessario ad alimentare il heater e il reattore,
mentre il syngas prodotto in eccesso potrà essere utilizzato per altri fini (Figura 31).
Figure 31 Schema del bilancio energetico
Nella tabella 15 si hanno i fabbisogni termici per ogni componente del impianto.
103
Table 15 Fabbisogni termici dell’impianto
Fabbisogni termici dei principali componenti dell’impianto
Heater [kWt4], Q1 1399.35
Reattore termo-chimico [kWt], Q2 506.92
Cooler [kWt], Q3 -1005.35
Nel fare riferimento al calore, in generale, si tratta di calore reale, calcolato secondo la
formula:
Qsyngas reale= ηt x m x Hi
Dove
ηt = Rendimento di combustione. Ipotizzato pari a 0.6 data la presenza di CO2
m= Miscela utile di syngas (a meno della CO2, = 345.94)
Hi= Potere calorifico inferiore, calcolato come media pesata dei poteri calorifici dei gas.
La quantità di calore che non verrà utilizzata dall’impianto di trattamento sarà invece:
Q syngas – Q impianto = ΔQ
Dove
Q syngas = Quantità di calore prodotta
Q impianto= Q1+Q2 , Quantità di calore consumata dall’impianto
ΔQ = Calore prodotto in eccesso (se maggiore di zero), calore necessario per il pareggio
energetico (se minore di zero).
Nella tabella 16 si mostra la composizione del syngas e il bilancio energetico
dell’impianto.
4 L’unità di misura del calore è in kilowatts termici poiché si tratta del calore in uscita dal reattore
termochimico, che moltiplica l’energia chimica del gas per il coefficiente di rendimento termico del reattore, assunto pari al 60%.
104
Table 16 Composizione del syngas e bilancio energetico
Composizione Syngas VALORE Composizione
(%) in massa
CO2 (kg/h) 203.93321 37.09%
CO (kg/h) 283.815329 51.61%
H2 (kg/h) 62.1257399 11.30%
TOT (kg/h) 549.874278
9
Miscela utile di syngas (a meno della CO2) (kg/h) 345.94
Potenza disponibile (considerando un rendimento medio di
combustione del 60%) [kW] 180.37
Energia termica necessaria per l’autosostentamento
energetico [kWt] 1101.99
Efficienza media di combustione del gas 0.6
Syngas necessario per il pareggio del bilancio energetico
(kg/h) 308.11663
Syngas in eccesso 37.82337
La simulazione del modello con Aspen risulta fondamentale ai fini dell’LCA perché ci
permette di implementare questa tecnologia nel software SimaPro 8, in cui non
compare. In questo modo è possibile, a livello di software, dettare gli input di risorse
naturali e/o energetiche e i rispettivi output.
5.2 RISULTATI DELL’ANALISI DEL CICLO DI VITA DEL FRANTOIO FL CON
TRATTAMENTO DELLE AV
I dati sopracitati sono stati quindi utilizzati per modellare in SimaPro 8 l’influenza del
trattamento proposto delle AV per categoria di impatto, evidenziando se vi è una
riduzione o un aumento rispetto alla situazione attuale (Scenario 0, di base- Capitolo 4).
Nella figura 32 si esplicitano i risultati della simulazione con SimaPro per il processo
produttivo con trattamento, in loco, delle AV. Come nella simulazione relativa allo
scenario base, verranno prese in considerazione le stesse categorie di impatto e il peso
percentuale relativo ad ogni fase di processo. I valori calcolati per ciascuna categoria di
105
impatto, e il contributo di ciascuno stadio alle categorie di impatto, sono riportati nella
tabella 17.
Figure 32 Risultati dell’analisi LCA del processo con soluzione di trattamento per le AV.
Table 17 Valori % calcolati per ogni categoria di impatto
Anche in questo caso l’analisi del ciclo di vita fa riferimento all’unità funzionale di una
tonnellata di olive, i dati sono stati elaborati con il software SimaPro 8 e per la fase di
valutazione di impatto del ciclo di vita, è stato applicato il metodo CML-IA (baseline),
vedi capitolo 4 paragrafo 4.
106
L’analisi effettuata mette in evidenza che il trattamento in loco delle acque di
vegetazione permette di diminuire notevolmente il peso percentuale di questa fase del
processo produttivo per ogni categoria di impatto. In particolare, pesa meno del 5%
nelle categorie di:
-Impoverimento abiotico (che, come visto, riguarda il consumo delle risorse non
rinnovabili), dove l’attività di smaltimento delle acque di vegetazione sul terreno aveva
un peso relativo del 42% (Figura 27). Infatti, essendo il trattamento eseguito in uno
spazio controllato, non vi sono emissioni sul terreno e sulle falde idriche. Inoltre l’acqua
in uscita dall’impianto presenta valori assimilabili a quelli delle acque reflue urbane e
perciò smaltibile in fognatura evitando lo spargimento sui terreni. Infine non risulta più
il consumo di risorse non rinnovabili relativo all’utilizzo di un mezzo meccanico per
l’asportazione ed il trasporto delle acque di vegetazione.
- L’ecotossicità, che prima pesava circa il 23%. Infatti tramite il trattamento vengono
abbattuti i polifenoli e, con essi, il potere antimicrobico delle AV.
- L’eutrofizzazione, che si riduce drasticamente dal 99,7% al 2,3%. Questo fenomeno,
conseguente all’eccessivo apporto di sostanze nutrienti (per lo più composti azotati e
fosfatici) nelle acque, viene notevolmente ridotto dal momento in cui lo sversamento di
acqua con basso potere inquinante e BOD5 avviene in fognatura.
Risulta però interessante notare che i seguenti risultati si sono ottenuti considerando nel
modello la CO2 prodotta dalla combustione del Syngas come gas di origine naturale,
giacchè proveniente da una biomassa.
L’anidride carbonica (CO2) è infatti una delle principali cause del riscaldamento
globale. Quando la biomassa viene utilizzata in modo sostenibile per sostituire i
combustibili fossili, l'impatto netto di CO2 risulta ridotto. Questo perché bruciare
combustibili fossili comporta il rilascio di carbonio che, fino ad allora, era confinato nel
sottosuolo (come il petrolio, il gas e il carbone) e il suo trasferimento all'atmosfera come
CO2.
La combustione di una biomassa (come, in questo caso, il syngas ottenuto dalle acque di
vegetazione) immette in atmosfera il carbonio che era stato sottratto dall’atmosfera
stessa durante la crescita delle piante che hanno generato la biomassa. Si rimane nel
107
ciclo naturale attivo del carbonio (ovvero, il ciclo biogeochimico attraverso il quale il
carbonio viene scambiato tra la geosfera, l'idrosfera, la biosfera e l'atmosfera della Terra
in tempi recenti). L’'effetto netto che si ottiene è che non viene prodotta più quantità di
CO2 di quella già presente, e attiva, in natura. La US Environmental Protection Agency
riporta che, "La CO2 da biomassa non è generalmente considerata come emissione di
gas serra, perché è considerata parte del ciclo di CO2 a breve termine" I combustibili
fossili, come il carbone, il petrolio, o depositi di gas naturale, si sono creati in un lasso
di tempo geologico. Il carbonio da fonti fossili presenti in questi depositi geologici è
considerato come “sequestrato” dal ciclo globale del carbonio, e, quando viene
utilizzato per produrre energia, immette in atmosfera una quantità di carbonio che
sarebbe altrimenti rimasta sepolta e inattiva [56].
Diversamente, se l’ipotessi di considerare nulle le emissioni di CO2 provenieneti dalal
combustione del syngas non venisse fatta, il peso percentuale del trattamento delle AV
per la categoria “Global Warming” (Effetto serra) crescerebbe notevolmente rispetto
allo scenario base (Figura 33).
Figure 33 Risultati dell’analisi LCA del processo con soluzione di trattamento per le AV con CO2 non proveniente
da biomassa.
108
6 CONFRONTO DI SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE E
CONCLUSIONI
Quanto finora studiato permette di effettuare un confronto tra la situazione attuale,
ovvero lo scenario di base relativo al capitolo 4 (Fig. 29), e lo scenario di previsione,
che prevede la messa in funzione dell’impianto di trattamento proposto nel capitolo 5
(Fig.32).
Il confronto, realizzato utilizzando i risultati ottenuti con SimaPro 8, mostra quanto
segue (Fig. 34).
Figure 34 Confronto dell’analisi LCA per processo produttivo con e senza trattamento
Come si evince da questo confronto grafico, il trattamento delle acque di vegetazione
con l’impianto proposto ridurrebbe notevolmente l’impatto ambientale del processo
produttivo per le sette categorie di impatto considerate. Soprattutto, permetterebbe di
abbattere quasi nella sua totalità l’eutrofizzazione causata dallo sversamento e l’utilizzo
di risorse non rinnovabili.
Un’altra conclusione non trascurabile che si può trarre dall’analisi, è che il trattamento,
poichè avviene in un ambiente controllato e ben limitato spazialmente, permette di
chiudere gli effetti delle acque di vegetazione a scala locale. Infatti, uno dei problemi
maggiori legati allo spargimento delle AV sui terreni è quello di inserire nel ciclo
naturale dell’acqua delle sostanze con effetti di difficile previsione a lungo termine.
Queste sostanze chimiche infatti si infiltrano nelle falde idriche e nei corsi d’acqua,
entrando a far parte del suo ciclo naturale, che comprende una scala molto più vasta.
Un trattamento circoscritto, con lo scarico di acque depurate nel sistema fognario,
109
permetterebbe di limitare l’impatto sull’ambiente e nel caso di problematiche
permetterebbe di intervenire puntualmente senza ottenere una propagazione degli effetti
sull’ecosistema.
L’analisi del ciclo di vita risulta perciò favorevole alla soluzione di trattamento proposta
dal team ENEA di Frascati.
Questi risultati di natura ambientale, insieme a quelli ottenuti dall’analisi tecnico-
economica, verranno utlizzati per proporre l’erogazione di incentivi che promuovano il
trattamento delle acque di vegetazione con la costruzione di impianti pilota.
110
RINGRAZIAMENTI
“Non esistono condizioni ideali in cui scrivere, studiare, lavorare o riflettere, ma è solo
la volontà, la passione e la testardaggine a spingere un uomo a perseguire il proprio
progetto.” - Konrad Lorenz.
In questo cammino di maturazione personale sono state diverse le persone che mi hanno
accompagnato, appoggiato ed insegnato molto.
Voglio ringraziare di essere qui oggi a presentare il mio lavoro i miei relatori, il Prof.
Pietro Prestininzi, per essere sempre stato disponibile e per avermi concesso la
possibilità di studiare qualcosa che mi appassiona, che mi avrebbe permesso di imparare
e mettermi alla prova e l’Ing. Silvano Tosti del centro di ricerca ENEA di Frascati, per
avermi accolto, insegnato, corretto e sostenuto durante tutto questo percorso. Un
ringraziamento importante va anche al mio correlatore, l’Ing. Marco Incelli, sempre
disponibile e pieno di entusiasmo, che è riuscito a trasmettermi. Il loro supporto, la loro
professionalità, le loro conoscenze e la loro cortesia sono state tra le lezioni più
importanti, che non dimenticherò mai. Ringrazio l’Ing. Marco De Dominicis per tutti i
dati forniti e la disponibilità mostrata e l’Ing. De Meis per il materiale bibliografico e il
tempo che mi ha dedicato.
Ringrazio i professori Juan Amieva e Josè Juanes del Instituto de Hidraulica de
Cantabria, per avermi fatto appassionare dell’idraulica e dell’idrologia.
Ringrazio la mia migliore amica Arianna per essermi sempre stata vicina, nei giorni
soleggiati e soprattutto in quelli piovosi; i miei amici e i miei colleghi ISC per avermi
sempre donato un sorriso. I miei amati coinquilini durante l’erasmus, Suellen e Marco,
per avermi fatto passare uno degli anni più belli della mia vita. Ringrazio il mio
ragazzo, Christoforos, che riesce sempre a farmi trovare la forza di continuare.
Ringrazio i miei genitori per avermi insegnato ad affrontare la vita con il sorriso e i
piedi non proprio per terra, per avermi sempre dato la libertà di scegliere. Infine,
ringrazio le mie nonne Marta e Rosa per il loro supporto.
Dedico questo traguardo a mia nonna Rosa, che purtroppo oggi non c’è ma che spero di
aver reso orgogliosa, anche se non sono diventata medico!