Pirolisi dei rifiuti: stato della tecnologia, prodotti, limitazioni e valutazione realistica

La pirolisi è la decomposizione termica di materiale organico in atmosfera priva di ossigeno, generalmente a temperature comprese tra circa 400 e 800 °C. Invece dei fumi, si generano tre flussi: gas combustibile, liquido (olio pirolitico) e carbonizzato solido. Nella pratica, non si tratta di una soluzione «miracolosa» per i rifiuti, ma di una delle tecnologie adatte a flussi di materia prima ben preparati e specifici.

Come avviene il processo e da cosa dipendono i prodotti

Il materiale riscaldato si decompone in frammenti volatili che, una volta raffreddati, si condensano parzialmente in olio, mentre una parte rimane gassosa; il resto forma il carbonizzato. Le proporzioni delle frazioni dipendono dalla temperatura, dalla velocità di riscaldamento e dal tempo di permanenza dei vapori nel reattore:

Si utilizzano reattori rotativi, a letto fluidizzato, a coclea e discontinui. Il calore viene fornito dall'esterno (spesso bruciando una parte del gas prodotto), poiché all'interno del reattore non è presente ossigeno.

Per quali rifiuti ha senso

La pirolisi è valutata positivamente soprattutto per la biomassa (rifiuti legnosi, fanghi, residui agricoli), il cui prodotto principale è spesso il biochar, e per i pneumatici usati, dove un materiale di alimentazione omogeneo e un carbonizzato di valore (nerofumo) garantiscono un bilancio più stabile. Per le materie plastiche, la pirolisi è interessante per le poliolefine (PE, PP), mentre il PVC e il PET rappresentano una sfida: il PVC rilascia cloro, che forma acido cloridrico e corrode l'impianto, mentre il PET contiene molto ossigeno, il che peggiora la qualità dell'olio.

Problematici sono invece i rifiuti urbani misti e le frazioni contaminate: l'umidità variabile, la presenza di vetro e metalli, di cloro e composti azotati, nonché la necessità di un pretrattamento della materia prima limitano l'efficienza e l'affidabilità. Per questo motivo, gli impianti basati sulla pirolisi richiedono generalmente una preventiva selezione e rimozione delle impurità.

Cosa fare con i prodotti

• Il gas pirolitico ha un potere calorifico sufficiente ad alimentare il processo stesso, mentre l'eccedenza può essere utilizzata in un motore o in una caldaia. Contiene tuttavia catrami e impurità, il che richiede una fase di depurazione.
• L'olio pirolitico è una miscela con un alto contenuto di composti ossigenati (nel caso della biomassa) o di idrocarburi (nel caso delle poliolefine). Di solito richiede un upgrading — filtrazione, idroraffinazione o diluizione — prima di essere inviato a una raffineria, a un cracker o a una caldaia.
• Il carbonizzato può essere utilizzato come combustibile solido, ammendante per il suolo (biochar) o materiale adsorbente, ma solo se soddisfa i requisiti relativi ai metalli pesanti e ai composti organici. In caso contrario, rimane un rifiuto.

Barriere alla scalabilità

Dalle esperienze europee emergono diversi problemi ricorrenti:

1. Qualità e continuità dell'alimentazione — gli impianti sono progettati per una composizione specifica; la variabilità causa fermi.
2. Bilancio energetico — maggiore è l'umidità e la presenza di inerti, più calore è necessario per il processo.
3. Manutenzione operativa — depositi catramosi, corrosione e intasamento dei sistemi di depurazione del gas.
4. Mercato dei prodotti — mancanza di acquirenti stabili per l'olio e il carbonizzato, nonché incertezza sul fatto che il prodotto possa cessare di essere un rifiuto.
5. Scala e costi — molti progetti dichiaravano elevate capacità, ma raggiungevano un utilizzo significativamente inferiore.

Nella valutazione del livello di maturità tecnologica, è necessario distinguere tra biomassa e pneumatici (implementazioni avanzate) e rifiuti plastici misti (principalmente impianti pilota e prime installazioni commerciali). Non è opportuno basare le decisioni di investimento su singole dichiarazioni dei fornitori di tecnologia; è invece consigliabile richiedere referenze da impianti che lavorano con una materia prima simile e dati relativi a diversi mesi di esercizio.

Questioni legali da affrontare tempestivamente

Lo status dell'impianto e dei prodotti determina l'intero progetto. È necessario stabilire, tra l'altro, se l'impianto sarà considerato un inceneritore (se le sostanze prodotte vengono successivamente bruciate) o un impianto di trattamento dei rifiuti (recupero), nonché se l'olio o il carbonizzato possano perdere lo status di rifiuto. Approfondiamo questi aspetti in un articolo separato sullo status giuridico della pirolisi e della gassificazione.

Valutazione realistica

La pirolisi ha senso laddove esiste un flusso stabile e omogeneo di rifiuti, una ragionevole via di commercializzazione dei prodotti e una tecnologia collaudata per la depurazione del gas. Non sostituisce la raccolta differenziata, il riciclo meccanico né gli inceneritori per i rifiuti residuali. Le applicazioni più preziose sono quelle in cui aumenta la quantità di materia prima reimmessa nel ciclo, e non solo cambia la forma del combustibile. Prima di investire, è opportuno eseguire un bilancio di massa ed energia su una materia prima reale, e non su un materiale di laboratorio.

Energia ed emissioni del processo stesso

La pirolisi è un processo endotermico: per decomporre la materia prima, è necessario fornire calore, e la quantità aumenta con l'umidità. Per questo motivo, la materia prima viene spesso essiccata, e il calore per le esigenze interne è coperto da una parte del gas prodotto. Se il gas viene bruciato in una caldaia o in una torcia, è necessario considerare le emissioni in atmosfera (ossidi di azoto, CO, polveri, e in caso di materia prima contenente cloro anche HCl e diossine), che richiedono la depurazione dei fumi. Inoltre, si generano acque reflue di condensa e residui, che vengono classificati come rifiuti. L'argomentazione secondo cui «senza ossigeno non ci sono diossine» non è una prova: i contaminanti possono formarsi nei sistemi di combustione del gas e di raffreddamento.

Domande da porre al fornitore della tecnologia

1. Su quale materia prima l'impianto di riferimento opera da almeno diversi mesi e quante ore all'anno ha funzionato?
2. Qual è il bilancio di massa ed energia basato su misurazioni reali, e non sul progetto?
3. Come vengono depurati il gas e i fumi, e cosa avviene con il condensato?
4. Chi acquista l'olio e il carbonizzato e a quali condizioni qualitative?
5. Quali sono i costi di manutenzione, sostituzione degli elementi del reattore e fermi impianto?

Il testo ha carattere informativo e non costituisce consulenza legale; prima di prendere una decisione di investimento o formale, verifichi l'attuale formulazione delle normative e consulti un avvocato o l'autorità competente.