Il progetto del sistema di propulsione è basato su una tecnologia provata ed esistente nel sistema delle infrastrutture del ciclo rifiuti (termovalorizzatori a terra) rispettando la gerarchia di gestione dei rifiuti:

Il seguente schema illustra il risparmio ambientale in termini di emissioni tra una propulsione diesel ed una pari potenza di caldaia a vapore alimentata da combustibile derivato da rifiuti.

Sono evidenti i considerevoli vantaggi ambientali del sistema adottato

• Durante le operazioni il sistema di propulsione a RDF è dotato di un sistema di gestione automatizzato, ed è equipaggiato per conformarsi con gli standard ambientali più severi esistenti, come per gli impianti di termovalorizzazione a terra.

• La combustione non produce diossine e le emissioni sono filtrate come richiesto dalle vigenti regolamentazioni ambientali, usando precipitatori elettrostatici e scrubber al fine i intercettare tutte le particelle; queste verranno raccolte in appositi contenitori.

Conformità con il Protocollo di Kyoto e con le Direttive Europee

Nel corso degli ultimi venti anni la produzione procapite di rifiuti solidi urbani è più che raddoppiata e nello stesso periodo, il costo di smaltimento è aumentato esponenzialmente.

Lo smaltimento dei rifiuti è un problema globale che richiede una soluzione globale.

Oltre alle varie azioni di riduzione, riciclaggio e recupero di rifiuti, la cosiddetta termovalorizzazione dei rifiuti è la soluzione tecnica universalmente riconosciuta per “chiudere il ciclo dei rifiuti”, ovviamente purché producano energia in alternativa all’uso dei combustibili fossili (Kyoto).

Ciò nonostante, gli impianti di recupero energetico di rifiuti hanno molti vincoli.

Principalmente sono duramente contrastati dalle popolazioni che non vogliono vengano insediati in prossimità delle loro zone (sindrome NIMBY).

Molti degli impianti di termovalorizzazione esistenti richiedono come requisito l’RDF in formato pellets aumentando le tecnologie di trattamento ed i relativi costi. Ciò spesso determina che gli impianti di trattamento producano sovvalli potenzialmente combustibili, ma, per evitare ulteriori trattamenti e costi, preferiscano imballarli ed inviarli direttamente in discarica, anche in considerazione dei pochi impianti di termovalorizzazione.

Il brevetto consiste nell’equipaggiare una nave portacontainer, o qualsiasi altra nave per usi commerciali, con un sistema di propulsione a vapore alimentato da combustibile derivato da rifiuti – RDF-.

L’energia prodotta dalla combustione è utilizzata per generare la combustione e per soddisfare tutte le esigenze termiche ed elettriche della nave.

La nave diviene un sistema di recupero energetico mobile che opera a distanza rispetto alla terra ferma, evitando ricadute sulla qualità dell’aria delle cittadinanze. Ovviamente sono previsti tutti i sistemi di captazione e trattamento delle emissioni e delle scorie come se dovesse funzionare al centro di una città.

Più di 230 milioni di tonnellate di rifiuti non pericolosi di origina urbana e industriale sono annualmente smaltite in discarica in Europa. Credibilmente almeno un 10% di questi rifiuti può essere trasformato in RDF. Questa quantità sarebbe in grado di alimentare una flotta di 100 portacontainer da 4800 TEU.

Benefici economici immediati

Il sistema WEST è neutrale per il sistema di gestione dei rifiuti e non modifica I requisiti impiantistici esistenti per la selezione,cernita, imballaggio.

La produzione e l’utilizzo dell’RDF costituiscono un vantaggio economico e ambientale per le aziende municipalizzate esistenti, riducendo la quantità di rifiuto da smaltire in discarica.

Alcune di queste aziende, intervistate, hanno espresso il loro interesse verso questa tecnologia vista la difficoltà di realizzare termovalorizzatori a terra. La nostra ipotesi prevede di fornire RDF alla nave con una dote del 50% del costo di smaltimento in discarica. Le discariche che in una prima fase vedrebbero una riduzione dei loro introiti, recupererebbero questi introiti attraverso lo smaltimento delle ceneri. Le ceneri sono di fatto rifiuti inerti quindi semplificano molto la gestione della discarica, evitano odori non producono emissioni. Inoltre il tempo di vita delle discariche sarebbe molto più lungo (ca. x 4)

L’uso di RDF per la propulsione navale elimina quasi completamente l’uso dei combustibili fossili, utilizzati in minima percentuale per il controllo della combustione e per i cosiddetti “transitori”, come prevede la vigente normative.

I maggiori costi per l’applicazione della tecnologia proposta sono rapidamente recuperati attraverso:

Il maggior spazio occupato dall’RDF a parità di potenza (3 volte il magazzino diesel ca.) è mediamente inferiore alla percentuale di container non caricati prima della partenza della nave (mediamente su una portacontainer di capacità nominale di 4.800 il viaggio inizia comunque una volta caricati 4.400 TEU mentre il combustibile occuperebbe circa 200 TEU.

Profitti e ritorni a lungo termine

I ritorni economici (ROI) considerando il tempo di vita dell’investimento non inferiore a 20 anni, la drastica riduzione dei costi di esercizio, offrono ampia garanzia all’investimento e mettono il proprietario (armatore) al riparo dalle continue fluttuazioni cui sono soggetti i bunker oil.

I benefici economici potenziali derivati dalla applicazione della tecnologia ad una portacontainer da 4.800 TEU ammontano a circa 1,5 milioni di € del reddito lordo annuo, a valle dell’ammortamento dei maggiori oneri di investimento, considerata anche la potenziale perdita di capacità di carico e quindi di fatturato.

Indipendenza rispetto alle fluttuazioni dei combustibili fossili

E’ provato che il costo di conferimento a termovalorizzazione dell’RDF è sostanzialmente stabile nel tempo (ca 33-35 €/ton). Ciò è principalmente dovuto al fatto che la domanda di RDF

(determinata dal numero di termovalorizzatori esistenti) è enormemente inferiore alla capacità produttiva degli impianti di trattamento rifiuti produttori dell’RDF stesso. Questo elemento determina una sostanziale certezza della stabilità sui prezzi di conferimento dell’RDF anche a medio lungo termine, costituendo un elemento di protezione rispetto ai rischi finanziari associati all’uso di combustibili fossili.

Riassunto

Summary

1 Introduzione

Le idee innovative in genere nascono da un approccio che si può definire ad "inseguimento dell'obbiettivo", in pratica si definisce un'esigenza e si percorrono idealmente tutte le strade possibili, anche quelle più bizzarre, arrivando per eliminazioni consecutive a scegliere quella che intuitivamente sembra la migliore di cui viene poi verificata la fattibilità tecnico/economica.

2 L'obbiettivo da inseguire

Utilizzare il contenuto energetico dei rifiuti in modo compatibile con l'ambiente risolvendo i problemi di accettazione del sito.

Da tale “giochetto” logico nasce un idea innovativa e rivoluzionaria.

Innovativa perché applica alla propulsione navale una tecnologia nata per ambiti molto diversi. Rivoluzionaria perché compie una rivoluzione, cioè un giro su se stessa, ritrovando i principi della propulsione a vapore, con la differenza che la caldaia di bordo non è alimentata da carbone ma da un combustibile indiscutibilmente innovativo e rinnovabile.

3 Analisi dei parametri fondamentali.

■ la tecnologia delle caldaie per RDF è nota, affidabile e consolidata; essa evolve la precedente applicazione delle caldaie a carbone;

■ lo stoccaggio combustibile utilizzando gli stessi container navali con i quali l’RDF,dal produttore è giunto al porto, taglia una fase di movimentazione e quindi risparmia energia.

■ la logistica per la distribuzione del combustibile alle navi e per il ritiro delle ceneri è quella classica del settore delle materie prime seconde;

■ il nuovo sistema di propulsione andrà inserito nella normativa esistente;

■ per il combustibile sono stati contattati vari Enti di Certificazione Navale per affrontare le problematiche per ottenere le certificazioni in particolare per il protocollo di gestione e sicurezza e relativa omologazione del sistema di stoccaggio ed alimentazione del combustibile;

■ dagli studi e dalla letteratura si ricava che la propulsione a vapore (da carbone) comporta su navi di taglia medio-grande un aumento del volume tecnico di circa il 4,5% rispetto al volume richiesto dal motore diesel con la caldaia generatore di vapore e relativi dispositivi; si è calcolato che è necessario tener conto di un ulteriore aumento del 3-5 % per il maggior volume dovuto al combustibile. Ciò comporta che una nave a parità di portata utile deve essere costruita con un volume aggiuntivo di circa il 8-10%.

Tuttavia tale aspetto viene compensato dai positivi ritorni economici previsti e dal fatto che tale tecnologia non può facilmente essere applicata su navi esistenti (da cui una perdita della capacità utile di carico), ma va applicata su navi costruite ad hoc per cui sarà impostato (ed ottimizzato) in origine il rapporto volume utile/volume tecnico.

■ L'utilizzo del CDR permette un drastico abbattimento dei costi di propulsione (in molti casi addirittura un costo negativo) e permette di svincolare il trasporto marittimo dalle fluttuazioni del costo del greggio.

L'utilizzo del CDR consente inoltre una fortissima riduzione delle emissioni al camino, in quanto vengono facilmente applicate le tecniche di riduzione delle emissioni derivate da quelle previste per gli impianti terrestri.

4 Descrizione sintetica dell'impianto

Il principio brevettale consiste nel “tornare” alla propulsione a vapore con un combustile innovativo e la nuova tecnologia connessa al suo utilizzo. L’ipotesi brevettale si è quindi attestata su un sistema di propulsione costituito essenzialmente da:

In queste applicazioni è opportuno sacrificare qualche punto di efficienza (rispetto a quanto possibile negli impianti terrestri) per tenere alta l’affidabilità e la facilità di gestione; vanno quindi evitati cicli a più spillamenti con risurriscaldamenti.

5 Analisi della struttura del combustibile utilizzabile

Come detto il sistema nel suo complesso non deve rivoluzionare i vari sistemi di gestione dei rifiuti.

Stante la nuova normativa europea che spinge verso un maggior recupero di materia in tutte le filiere, il progetto prevede di utilizzare per la produzione di RDF, i residui delle varie attività di separazione e trattamento rifiuti.

Quindi il progetto si inserisce in un punto estremamente finale della catena rifiuti, immediatamente a monte della discarica.

Proprio per svantaggiare l’uso della termovalorizzazione come forma speculativa a danno del recupero di materia non sarebbe male se la normativa prevedesse che sia proprio la discarica a poter trattare quanto gli viene conferito per la produzione di RDF.

Fino a che questa possibilità non sia stata presa in considerazione dalla normativa europea, i fornitori di combustibile RDF saranno gli impianti specifici di produzione di RDF o frazioni combustibili a valle degli specifici trattamenti di selezione e cernita.

Tali combustibili, secondo il nostro progetto dovranno unicamente essere imballati raggiungendo buoni risultati di peso specifico e caricati in container navali da inoltrare, sulla base di una richiesta pianificata verso la nave che li caricherà a bordo.

Questo sistema garantisce che il combustibile RDF al porto risulti protetto da qualsiasi dilavamento e/o spandimento a causa di eventi meteorici.

Questa linea di progetto rende evidente che non si andrà a caricare di ulteriori costi la filiera a monte del trattamento rifiuti, lasciando sostanzialmente invariati i costi di investimento per le singole realtà impiantistiche della filiera rifiuti.

Tale organizzazione è sicuramente valida per navi di una certa dimensione che, in fase di progettazione dovranno vedere riservati specifici spazi per tutte le necessità di cui la nave si vorrà dotare per meglio gestire la sua attività e per la gestione del “magazzino mobile containers”.

Una volta caricato a bordo della nave, l’RDF può essere utilizzato tal quale semplicemente tagliando i fili di legatura della balla ed inviando in camera gli stessi in formato flaff attraverso apposito nastro trasportatore di dosaggio.

Solo in caso di applicazione della tecnologia su piccole navi, tipo peschereccio o navi da carico di piccola stazza, la logistica viene modificata. Infatti tali navi, se pur di nuova costruzione, viste le dimensioni non sono adatte a gestire container e quindi il combustibile dovrà essere fornito in forma di pellets per consentirne una gestibilità semplice, alimentando attraverso una semplice coclea la camera di combustione.

Da quanto esposto, secondo la nostra analisi tecnica, trattandosi di nuova nave, si dovrà prevedere uno spazio per la motorizzazione di appena il +5% rispetto allo spazio occupato dalla tradizionale motorizzazione diesel.

Inoltre, in relazione al vano di allocazione del combustibile, nel caso di una portacontainer si dovrà considerare che i container utilizzati come vano combustibile, in occasione di traversate transoceaniche senza scalo intermedio occuperanno circa il 4% della capacita di trasporto di container.

Per una portacontainer 4800 TEU (container navali 20 piedi (6,10 m) chiamati TEU (Twenty-foot Equivalent Unit) saranno utilizzato 200 container ca. come vano combustibile.

Se si considera che mai nessuna portacontainer viaggia a pieno carico, tale volume può essere considerato ininfluente, oppure in fase di realizzazione si maggiora la nave di pochi metri (considerando che i container vengono sistemati a bordo in file sovrapposte, e la nave portacontainer ha circa 300 mt di lunghezza per 32 di larghezza ed ogni fila di container può essere composta da 13 x 20h teu si può stimare in un allungamento della nave in soli 6 metri. Che nella economia di costruzione è un fattore irrilevante.

Posto che gli aspetti tecnici sono noti adottando la tecnologia delle navi a carbone, dotate di tutti i presidi per il trattamento degli effluenti, abbiamo approfondito la valutazione ambientale.

Questo aspetto non riveste anche qui particolari problemi perché sappiamo che le tecnologie di captazione dei termovalorizzatori a terra hanno raggiunto livelli di sicurezza estremamente elevati ed il rispetto dei limiti di emissione per impianti collocati anche a ridosso delle città (Vienna e Parigi) è ormai un dato acquisito.

Abbiamo quindi analizzato il delta delle emissioni in atmosfera a parità di potenza delle due diverse motorizzazioni valutando una portacontainer 4800 TEU con potenza stimata di circa 50 MW ed una pari potenza alimentata a RDF

Considerando inoltre che la CO2 da recupero energetico di rifiuti e/o combustibili derivati dai rifiuti RDF è considerata nulla se sostituiva di quella da fonti fossili, il bilancio ambientale è sicuramente più che positivo.

E’ evidente che al pari di un termovalorizzatore a terra, anche nel progetto di propulsione navale alimentato a RDF le ceneri pesanti e le fly-ash vengano intercettate e, contestualmente al carico di nuovo combustibile, depositate al porto di arrivo per essere inviate a recupero e/o trattamento.

Una tediosa elencazioni di numeri non aiuta la comprensione dell’analisi economica. A tale proposito si rimanda allo studio realizzato dall’ENEA che ha valutato l’applicazione dell’idea brevettale su due diverse motorizzazioni 8 e 16 MW circa applicate a due navi bulk carrier.

Il dato macro economico risiede nel fatto che se pur la nuova motorizzazione proposta è prevista più onerosa di una tradizionale motorizzazione diesel (5:1 ca.) - ogni anno le due diverse navi mettono in attivo il costo evitato di bunker oil pari rispettivamente a M€ 2,6 e M€ 4,6 [2]. Sono questi valori risparmiati che garantiscono un elevato ritorno 6 dell’investimento, anche nelle più cautelative condizioni.

Il risultato di tali studi è sintetizzato nel seguente grafico:

Vogliamo ringraziare l’Enea per lo studio realizzato che avvalora la nostra tesi.

Possiamo solo aggiungere che tale studio si è basato su parametri molto cautelativi utilizzando per la motorizzazioni forni a letto fluido.

La sindrome NIMBY è superabile utilizzando l’RDF come combustibile navale. La proposta è eco compatibile e consente di chiudere il ciclo dei rifiuti così come previsto dalla normativa internazionale. Il ritorno dell’investimento è forse uno dei più alti delle tecnologie ambientali conosciute.

E’ forse superfluo sottolineare quale risparmio ambientale si otterrebbe applicando tale tecnologia alle navi dedicate alle nuove autostrade del mare, ed ancor più al sistema di gestione dei rifiuti delle isole che vengono raccolti da un’isola all’altra con navi diesel per essere poi conferiti nel continente e smaltite in discarica. L’idea è oggi sostenuta dalla direttiva 2003/30/CE sulla promozione dell'uso dei biocarburanti o di altri carburanti rinnovabili nei trasporti e rispettando i principi del Protocollo di Kyoto e della nuova Direttiva 2006/12/CE del 5 aprile 2006 relativa ai rifiuti.