Thèses sur le sujet « Rifiuti Solidi Gestione »

In questa ricerca è stato sviluppato un modello in grado di simulare i complicati fenomeni di combustione che si susseguono all’interno di un inceneritore di rifiuti sanitario-ospedalieri con camera di combustione a tamburo rotante. Il modello è stato sviluppato per poter essere uno strumento di supporto nella fase progettuale della camera di combustione, ma allo stesso tempo, per identificare quali possano essere le migliorie e le modifiche che possano portare all’ottimizzazione del processo di combustione e del recupero energetico. Il modello prende in considerazione tutti i bilanci termici e di massa che avvengono durante la fase della combustione considerando i coefficienti cinetici propri di ognuna della fasi della combustione (essiccamento, pirolisi e combustione). Il modello è stato infine validato utilizzando dati misurati e/o registrati in un impianto preso come riferimento situato a Roma. I risultati delle simulazioni hanno mostrato una buona corrispondenza con i dati sperimentali misurati; in particolar modo i profili di temperatura calcolati con il modello hanno mostrato una discreta correlazione con quelli misurati sperimentalmente. Per verificare l’affidabilità del modello è stata effettuata un’analisi di sensibilità considerando come dati di input diverse condizioni al contorno riguardanti sia le condizioni operative (portata di rifiuti ed eccesso d’aria) sia le caratteristiche geometriche della camera di combustione (proprietà e geometria del materiale refrattario ed isolante della camera di combustione). L’analisi di sensibilità ha infine confermato la possibilità di utilizzare questo modello per ottenere informazioni riguardo il processo di combustione e allo stesso tempo per programmare possibili modifiche alle condizioni operative e/o geometriche della camera di combustione.
In this research a simulation model developed for the analysis of the combustion processes in a rotary kiln incinerator operating on healthcare waste has been carried out. The model has been developed as a support tool in the design phase of incinerator combustion chambers and, at the same time, to identify possible technical changes in existing plants to the aim of optimizing both the combustion process and the thermal energy recovery. The model takes into account mass and thermal balances for the waste stream combustion process with specific kinetic parameters for the oxidation of the specific waste stream and has been validated with respect to experimental data measured on a real incineration plant located in Rome (Italy). Simulation results have shown a good agreement with experimentally measured data. In particular simulated internal and external temperature profiles have shown a very good agreement with the measured ones. A sensitivity analysis of the combustion system to different operating conditions has then been performed analysing the influence of different operating variable (input mass flow rates, excess air ratios) as well as design properties (refractory and insulator characteristics) on the furnace behaviour. These analyses confirmed the possibility of using this model in order to get information about the combustion processes and at the same time to plan future changes in the operative or geometric conditions of the combustion chamber.

L’elaborazione di questa tesi è stata svolta con l’ausilio di strumenti di Business Intelligence. In particolare, si è dapprima alimentato un data warehouse territoriale, in cui sono stati inseriti, dopo averli elaborati, i dati messi a disposizione dagli osservatori territoriali nazionali e dall’azienda Geofor spa. A partire da questi, sono stati prodotti degli indicatori statistici e dei report, utili per evidenziare andamenti e trend di crescita di alcuni particolari indici. Il principale strumento utilizzato è StatPortal, un portale Web di Business Intelligence OLAP per la realizzazione di Data warehouse territoriali. L’argomento sarà approfondito nel capitolo sette, dedicato agli strumenti utilizzati, ma in breve, questo sistema consente di raccogliere, catalogare e condividere informazione statistica e geostatistica, nonché di produrre indicatori e reportistica. Il lavoro è organizzato come segue: inizialmente c’è una prima parte di definizione e classificazione dei rifiuti che ha l’obiettivo di permettere al lettore di inquadrare il tema e prendere coscienza del problema. Successivamente, è stata sviluppata una parte più storica, con una rapida analisi temporale per comprendere il “tipping point”, cioè il momento in cui i rifiuti hanno iniziato a essere percepiti come un problema per la comunità, concludendo con un accenno agli scenari attuali e futuri. In seguito, si è indirizzata l’attenzione sul panorama italiano, europeo e mondiale citando alcuni interessanti e originali esempi di efficienza nella gestione dei rifiuti, che potrebbero servire da spunto per qualche stakeholder nazionale. Si è poi introdotta quella che è la normativa vigente, sottolineando quali sono gli obiettivi che impone ed entro quali tempi dovranno essere raggiunti, elencando quindi i principi fondamentali del D.lgs.152/2006 e del D.lgs 36/2003. Continuando su questo filo logico, si è voluto introdurre al lettore, la questione dei Rifiuti Solidi Urbani (RSU) nel Comune di Pisa. Sono stati definiti: lo stato dell’arte dell’igiene urbana pisana, i sistemi implementati nella città con i vari pregi e difetti e quali sono state le azioni pratiche messe in atto dall’Amministrazione per far fronte al tema. Il capitolo sei rappresenta uno dei due punti focali dell’intero lavoro: il Rapporto sullo Stato dell’Ambiente della città di Pisa in tema di rifiuti urbani. Qui saranno analizzati i vari indici e report prodotti ad hoc con lo strumento Statportal appena menzionato, con lo scopo di segnalare evidenze e obiettivi dell’Amministrazione. Nel settimo capitolo si analizza la fase di progettazione del Data Warehouse. Sono elencati i passi fondamentali nella costruzione di un DW dimensionale, esponendone in primo luogo la specifica dei requisiti del progetto ed elencando per ognuno di essi le dimensioni, le misure e le aggregazioni relative. In seguito saranno descritti nel dettaglio la fase di progettazione concettuale e lo schema logico. In ultimo, sarà presentato l’altro punto focale di questa tesi, nonché la parte più interattiva: un portale web creato appositamente per il Comune con l’obiettivo di coinvolgere ed aiutare i cittadini nel conferimento dei rifiuti da loro prodotti. Si tratta di una sorta di manuale interattivo per individuare come eseguire una corretta differenziazione dei rifiuti. Lo scopo primario è quello di fare chiarezza alle utenze nella differenziazione, il che, in maniera complementare, dovrebbe incrementare la qualità del rifiuto raccolto, minimizzando i conferimenti errati. L’obiettivo principale di questo lavoro resta quindi il monitoraggio e l’analisi delle tecniche e dei processi di gestione dei rifiuti nel Comune di Pisa. Analogamente si vuole coinvolgere e suscitare l’interesse del maggior numero di persone possibile al tema della sostenibilità ambientale, rendendo consapevole il lettore che il primo passo verso un mondo più sostenibile spetta in primis a Noi che quotidianamente acquistiamo, consumiamo ed infine gettiamo via i residui senza troppo preoccuparci. Il fatto che anche in Italia, si stia sviluppando un senso civico e una forte responsabilizzazione verso l’ambiente da parte dei cittadini, fa ben sperare. Questo perché si è riusciti a imprimere il concetto che le soluzioni si ottengano impegnandosi in prima persona. E’ alla nostra comunità che si affida il dovere di non compromettere l’esistenza delle generazioni future, incaricandola del compito di ristabilire un equilibrio, ormai precario, tra umanità e ambiente, se non altro perché, come recita un vecchio proverbio Navajo: “il mondo non lo abbiamo in eredità dai nostri padri ma lo abbiamo in prestito dai nostri figli”.

La tesi indaga sulla possibilità di sviluppare attività imprenditoriali nel settore dei rifiuti solidi urbani della Bolivia attraverso l’introduzione di tecnologie appropriate. L’attuale sistema di gestione dei rifiuti in Bolivia non è adeguatamente normato e controllato e favorisce lo sviluppo di pratiche di smaltimento scorrette e pericolose sia per l’ambiente che per la salute umana. Agendo già a livello di gestione dei rifiuti solidi urbani, favorendo l’introduzione di sistemi integrati, è possibile introdurre i principi dell’economia circolare che permetterebbero di migliorare le condizioni economiche, ambientali e sociali e di favorirne uno sviluppo sostenibile. Introdurre un sistema integrato di gestione dei rifiuti solidi urbani darebbe la possibilità di creare nuovi posti di lavoro e accrescere i flussi di rifiuti solidi urbani per categoria merceologica, i quali, costituirebbero importanti flussi di materie prime per le filiere del riciclo e della produzione di beni da materia prima seconda. Lo studio analizza l’attuale gestione dei rifiuti solidi urbani in Bolivia per verificare la possibilità di avviare attività imprenditoriali nel settore che permetterebbero di salvaguardare l’ambiente, favorire lo sviluppo economico e migliorare la condizione sociale dei raccoglitori informali.

La tesi si propone di analizzare la gestione dei rifiuti solidi nei Territori palestinesi, presentando le politiche e le strategie attuate dalle autorità palestinesi e le iniziative della comunità locale per risolvere i problemi che affliggono tale settore. L’obiettivo della ricerca è quello di valutare l’efficacia delle risposte dell’Autorità Nazionale Palestinese e della comunità locale su questo tema, dimostrandone i punti di forza e di debolezza. L’elaborato è suddiviso in tre capitoli. Il primo capitolo tratterà delle politiche e delle strategie dell’Autorità Nazionale Palestinese volte alla creazione di un sistema di gestione dei rifiuti solidi efficace e a tutela dell’ambiente. Nel secondo capitolo saranno presentati i risultati di tali politiche, evidenziandone i limiti e l’effettivo impatto sull’ambiente e sulla comunità locale. Infine, nel terzo capitolo, grazie a una ricerca sul campo condotta a Nablus, si analizzeranno, da un lato, un progetto promosso dalla municipalità locale volto a migliorare la condizione igienica della città e, dall’altro, le iniziative di volontariato organizzate dalla comunità locale per ripulire alcune aree di Nablus dai rifiuti.

2008-2009
Nowadays, the qualitative and quantitative assessment of environmental impacts produced by every human activity is a topical field of research. As a matter of fact, all over the world there is an increasing attention about the environmental issues and influences exerted by productive and management sectors. In particular, the management of waste is a crucial sector involving important aspects of our life as well as it produces several environmental impacts that have to be adequately monitored and managed in a sustainable development perspective. In the first part, this study was focused on the evaluation of the positive and negative impacts caused on different environmental components by several municipal solid waste management systems defined at provincial scale. This assessment was performed by means of two different Life Cycle Assessment (LCA) procedures called WISARD and SimaPro, respectively. The LCA procedures were able to calculate the consequences produced by the whole system as well as by each phase. While, in the second part, the study was focused on the collection and transport of materials to determine environmental and economic effects for ten municipalities from 1000 to 10,000 inhabitants. The performed analysis taken into account a kerbside collection system of all recyclables, glass excepted, with a percentage of separate collection varying in the range of 35% – 80% and transport to composting of putrescibles, RDF pressed balls production and incineration, final landfilling. There are other two scenarios, for 80% separate collection, that consider different alternatives of treatment for residues as dry residue sorting and final landfilling or direct disposal in landfill. The obtained results pointed out that the increasing of the percentage separated collection involves an environmental performances’ improvement of management system and an environmental benefits’ increase. For high percentage of waste separated collection incineration doesn’t weighed upon impact’s results respectful to dry residue sorting. The results are similar for both Life Cycle Assessment procedures in qualitative terms. xviii With regard phase of collection and transport for communities results show how impacts rise such as community’s size; opposite management costs in term of Euro/inhabitant/year increase for the little communities but don’t depend by the number of inhabitants for the communities with a population major of 5000 inhabitants. The multi-criteria analysis was developed giving the same importance to both economic and environmental variables. The principal result obtained was that the municipalities up to 4000 inhabitants must get together to optimize both environmental and management costs. [edited by author]
VIII n.s.

L’obiettivo di questo lavoro di dottorato è quello di valutare le maggiori opportunità di recupero energetico rappresentate dall’introduzione, nella legislazione italiana in materia di rifiuti, dei combustibili solidi secondari (CSS, definiti nella normativa comunitaria SRF, Solid Recovered Fuel) derivanti dai flussi di rifiuti in uscita da impianti di trattamento meccanico biologico. In particolare sono stati valutati tre flussi di rifiuti in uscita da due impianti di trattamento meccanico biologico operativi nella città di Roma, in termini di campionamento, classificazione e specificazione dei combustibili solidi secondari (CSS) previste dalle rispettive norme UNI. Il primo di questi flussi attualmente viene definito come combustibile derivato da rifiuti (CDR, definito nella normativa comunitaria RDF, Refuse Derived Fuel) sulla base delle norme UNI 9903 (2004); gli altri due, costituenti flussi di scarto, sono definiti scarti pesanti e scarti di raffinazione i quali entrambi, allo stato attuale, vengono conferiti in discarica. Tali considerazioni derivano dal fatto che la nuova norma sui combustibili solidi secondari ammette 125 possibili classi di CSS contro le sole 2 previste dalla precedente norma sul CDR, quindi l’obiettivo è stato di valutare se tali flussi possano essere sottratti al conferimento in discarica per poter essere valorizzati in impianti termici di incenerimento rifiuti (noti anche in letteratura come impianti Waste to Energy, WtE). In un primo momento è stata effettuata una prima classificazione del flusso da CDR in termini di CSS sulla base dei dati storici disponibili per i due impianti rappresentati dalle analisi fatte per il CDR, come ammette la stessa norma UNI relativa ai combustibili solidi secondari. È stata successivamente predisposta una metodica di campionamento propria rispondente alla norma UNI e calibrata sugli impianti oggetto di studio. Dall’applicazione della metodica di campionamento presso tali impianti, è stata effettuata una prima classificazione dei flussi in termini di combustibili solidi secondari; è stata inoltre valutata la rispondenza, in termini di parametri di classificazione e specificazione di tali flussi di rifiuti in uscita, alla norma relativa alla cessazione di qualifica di rifiuto (concetto noto in letteratura come End of Waste, EoW) definita dal Decreto Ministeriale n. 22 del 14/2/2013 relativo al combustibile solido secondario definito come CSS-combustibile. I risultati ottenuti mostrano che il potere calorifico inferiore (PCI) del flusso da frazione leggera (ex flusso CDR), calcolato sui campioni analizzati risulta sempre inferiore a quello ottenuto dalle elaborazioni relative ai dati storici. Per spiegare tali differenze, è stato quindi investigato il possibile ruolo delle diverse frazioni granulometriche (frazione più fine ϕ ≤ 2 mm e più grossolana ϕ > 2 mm) nelle fasi di classificazione e specificazione. È stato inoltre ipotizzato un accorpamento dei flussi in uscita ed effettuata una classificazione e specificazione degli stessi quali combustibili solidi secondari CSS. È stata quindi valutata la possibile gestione e valorizzazione dei flussi in uscita dagli impianti di trattamento meccanico biologico dei rifiuti urbani residuali da raccolta differenziata.

Questo elaborato si basa su uno studio effettuato in collaborazione con l’istituto di ricerca ENI-Donegani durante il quale si è esaminata la possibilità di trattare attraverso un processo biologico accoppiato, anaerobico-aerobico, le acque derivanti dal trattamento idrotermale (HTL, hydrothermal liquefaction) della frazione organica del rifiuto solido urbano (FORSU). Lo studio si è incentrato sulla resa del processo in termini di biogas prodotto e sull’ identificazione dei composti presenti all’interno del refluo da trattare. Per il monitoraggio del processo biologico sono state condotte le seguenti analisi: GC-TCD (gas cromatografia-detector a conduttività termica) per l’identificazione della composizione del biogas; estrazione e analisi in GC-MS (gas cromatografo-spettrometro di massa) per l’identificazione degli acidi grassi volatili prodotti nel processo di digestione anaerobica; analisi del pH, dell’ammoniaca e del COD (Chemical Oxygen Demand) delle sostanze organiche disciolte. Per la caratterizzazione chimica dei composti organici idrosolubili non volatili stata effettuata una derivatizzazione, tramite sililazione, dei flussi di entrata e di uscita al reattore, con successiva analisi in GC-MS. L’analisi quantitativa è stata effettuata grazie al metodo dello standard interno. Dai risultati dello studio e stato riscontrato un problema di inibizione dei metanogeni e dei microrganismi aerobi con una maggiore produzione di VFAs rispetto a biometano. Tale inibizione è stata attribuita principalmente alla variabilità del sistema NH3/VFAs/pH ed alla presenza di molecole inibenti nel refluo acquoso (HTL-WW). Vista la maggiore produzione di VFAs potrebbe essere interessante valutare la separazione di questi composti ad alto valore economico utilizzati nelle industrie chimiche per la produzione di vernici, gomma, materie plastiche, pesticidi, e conservanti alimenti.

L'analisi approfondita della normativa sia europea che italiana ha rappresentato il punto di partenza per valutare l'attuale attuazione della normativa in Italia, con un focus particolare sulla Provincia di Ancona. Questo approccio ha consentito di valutare l'attuale performance del sistema di raccolta e riciclo MW, evidenziando le principali criticità legate al residuo biodegradabile nei rifiuti indifferenziati, destinati allo smaltimento. È emerso un dubbio sull'obbligo di un trattamento dei rifiuti indifferenziati, prima dello smaltimento in discarica. Pertanto, è stata effettuata un'analisi a scala reale selezionando come caso studio il sito della discarica di Corinaldo (che raccoglie il MW della provincia di Ancona). La possibilità dello studio in scala reale rappresenta un punto di forza della presente ricerca, rispetto alla letteratura scientifica disponibile, spesso riferita a scala di laboratorio. L'analisi ha valutato l'effetto del trattamento biologico meccanico (MBT) su MW, inviato allo stabilimento di Corinaldo. A tal fine sono state studiate le caratteristiche di smaltimento in due periodi di riferimento (prima e dopo l'avvio dell'impianto MBT). I risultati non hanno individuato miglioramenti significativi dopo l'implementazione dell'MBT, considerata l'elevata efficienza del sistema di raccolta e riciclo ad Ancona. Le ulteriori valutazioni ambientali ed economiche suggeriscono che la migliore strategia di gestione dei MW dovrebbe investire sul sistema di riciclaggio, piuttosto che sulla stabilizzazione del WM, in accordo con i principi dell'economia circolare. A partire da queste osservazioni, il manoscritto presenta uno studio critico dei criteri tecnici della normativa italiana suggerendo una valutazione più approfondita dei parametri per valutare i casi in cui l'MBT (prima dello smaltimento) produce reali benefici sulla gestione del MW. Queste valutazioni dovrebbero essere in grado di bilanciare il beneficio con l'impatto dell'impianto MBT, sia in termini ambientali che economici, negli scenari caratterizzati da un sistema di riciclaggio virtuoso
The deepened analysis of both European and Italian norms represented the starting point to evaluate the current implementation of legislation in Italy, with a particular focus on Ancona Province. This approach allowed the assessment of the current performance of MW collection and recycling system, highlighting the main criticalities connected to the biodegradable residue in the undifferentiated waste, intended for the disposal. A doubt emerged about the obligation of a treatment of undifferentiated waste, before the disposal in landfilling sites. Therefore, a real scale analysis was carried out selecting the Corinaldo landfilling site (which collects the MW of Ancona Province) as case study. The possibility of the real scale study represents a strength of the present research, compared to the available scientific literature, often referred to lab scale. The analysis evaluated the effect of the mechanical biological treatment (MBT) on MW, sent to Corinaldo facility. With this aim, the characteristics of disposal in two reference periods (before and after the MBT facility starting) were studied. The results did not identify significant improvements after the implementation of the MBT, considering the high efficiency of collection and recycling system in Ancona. The further environmental and economic assessments suggest that the best strategy of MW management should invest on recycling system, rather than the WM stabilization, in agreement with the circular economy principles. Starting from these observations, the manuscript presents a critical study of the technical criteria of the Italian norms suggesting a more deepened evaluation of parameters to assess the cases in which the MBT (before the disposal) produces real benefits on MW management. These evaluations should be able to balance the benefit with the MBT facility impact, both in environmental and economic terms, in the scenarios characterized by a virtuous recycling system.

In questo lavoro si analizza la soluzione individuata per la gestione dei RSU del Distretto (Caza) di Baalbek. Il progetto “Integrated Waste Management in Baalbek Caza” rientra nell'ambito del programma comunitario ENPI-Med, mirato a diffondere tecnologie ambientali pulite e innovative nelle regioni del Medio Oriente. In un’area rurale a circa 3 km dalla città di Baalbek è previsto l’insediamento di un complesso di tre impianti strettamente interconnessi, attualmente dimensionati per servire esclusivamente l’Unione Comunale del distretto di Baalbek. I tre impianti sono un Impianto per il Trattamento Meccanico Biologico dei RSU indifferenziati, una Discarica Sanitaria e un impianto pilota per la Produzione di Biogas, che insieme prendono il nome di Waste Compound. La valutazione che si svolge in questo documento mantiene un assetto multidisciplinare e multisettoriale, realizzando un’analisi economico-finanziaria sulla gestione, affiancata da una valutazione ambientale del sistema, mediante l’analisi del ciclo di vita (LCA) ed integrata infine con delle considerazioni di natura legislativa, istituzionale, politica, culturale e sociale. Inoltre una quantizzazione dei vantaggi sociali legati alla realizzazione del progetto è stata introdotta nello studio LCA inserendo alcuni indicatori sociali costruiti ad hoc.

Il seguente lavoro di tesi mira a sviluppare tecnologie e processi sostenibili per la produzione di biopolimeri, quali poliidrossialcanoati (PHA). I PHA sono poliesteri di base biologica prodotti dai batteri, in sistemi di fermentazione a colture microbiche miste (MMC). Come substrato carbonioso è stata utilizzata la frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU). Il processo consiste in un sistema accoppiato di fermentazione acidogenica e strippaggio in ipertermofilia (70°C), per la produzione e recupero di acidi grassi volatili (VFA), utilizzati come fonte carboniosa in MMC per la produzione di PHA. Lo strippaggio è stato utilizzato come tecnica di recupero dei VFA dalla fermentazione, i primi test sono stati effettuati mediante l’utilizzo di soluzioni standard raggiungendo una resa massima del 99 % di VFA in 23h. L’esperimento reale, (fermentazione acidogenica accoppiata a strippaggio) ha auto una conversione massima del 65 % di FORSU in VFA, il recupero tramite lo strippaggio è stato del 90 % mentre la resa globale del processo accoppiato è stata pari al 18%. Per la produzione di PHA è stato utilizzato il ProBiotipo, impianto pilota di B-PLAS DEMO, progetto finanziato dalla EIT Climate-KIC. Le percentuali di produzione di PHA da MMC raggiunte sono dell’83 % su peso secco. Successivamente sono state effettuate estrazioni di PHA dalle biomasse batteriche con l’utilizzo di sodio dodecil solfato (SDS) per lisare la parete cellulare e dimetilcarbonato (DMC) solvente green per l’estrazione. Le rese di estrazione sono state del 94 %.

Waste management is becoming, year after year, always more important both for the costs associated with it and for the ever increasing volumes of waste generated. The discussion on the fate of organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) leads everyday to new solutions. Many alternatives are proposed, ranging from incineration to composting passing through anaerobic digestion. “For Biogas” is a collaborative effort, between C.I.R.S.A. and R.E.S. cooperative, whose main goal is to generate “green” energy from both biowaste and sludge anaerobic co-digestion. Specifically, the project include a pilot plant receiving dewatered sludge from both urban and agro-industrial sewage (DS) and the organic fraction of MSW (in 2/1 ratio) which is digested in absence of oxygen to produce biogas and digestate. Biogas is piped to a co-generation system producing power and heat reused in the digestion process itself, making it independent from the national grid. Digestate undergoes a process of mechanical separation giving a liquid fraction, introduced in the treatment plant, and a solid fraction disposed in landfill (in future it will be further processed to obtain compost). This work analyzed and estimated the impacts generated by the pilot plant in its operative phase. Once the model was been characterized, on the basis of the CML2001 methodology, a comparison is made with the present scenario assumed for OFMSW and DS. Actual scenario treats separately the two fractions: the organic one is sent to a composting plant, while sludge is sent to landfill. Results show that the most significant difference between the two scenarios is in the GWP category as the project "For Biogas" is able to generate “zero emission” power and heat. It also generates a smaller volume of waste for disposal. In conclusion, the analysis evaluated the performance of two alternative methods of management of OFMSW and DS, highlighting that "For Biogas" project is to be preferred to the actual scenario.

In questo elaborato viene spiegato il funzionamento di un generico cementificio, come vengono gestiti i rifiuti sia in Italia che in Europa con un focus sulla gestione dei rifiuti in Umbria e infine cosa sia il CSS e come può essere utilizzato come co-combustibile in un forno di una cementeria con conseguente valutazione economica e ambientale.

L'elaborato di tesi svolto in collaborazione con la Prof.ssa Bonoli ed in seguito ad un'esperienza semestrale con i docenti dell'Università di Granada, UGR, presso il dipartimento di Ingegneria Civile, è inerente ad uno studio di fattibilità tecnico-economica rivolto agli impianti di trattamento biologico della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU). Lo studio in prima analisi si serve degli strumenti offerti dalla letteratura finanziaria, ossia attraverso l'analisi del Valore Attuale Netto. A partire da un'analisi costi / benefici effettuata attraverso lo studio delle fonti letterarie in merito alla tematica in questione, è risultato possibile valutare, in ottica multi-scenario, la fattibilità economica di differenti impianti di trattamento biologico della FORSU. L'approccio implementato per lo studio di fattibilità si serve della metodologia stocastica offerta tramite la simulazione Montecarlo. A seguito di un numero di iterazioni sufficientemente elevato di permutazioni degli input, nella forma di costi e benefici, è stato possibile, processando questi mediante la formula tradizionale del Valore Attuale Netto, ottenere una moltitudine di output, indici per lo studio della fattibilità tecnico - economica delle diverse tipologie di impianti di trattamento biologico. Tre sono gli scenari oggetto d'analisi, inerenti, rispettivamente, al compostaggio via digestione aerobica, alla produzione di energia elettrica rinnovabile, via digestione anaerobica ed infine la produzione di biometano mediante impianti di trattamento anaerobici. Applicando la metodologia definita per l'analisi stocastica tecnico - economica ad ogni scenario definito, si è potuto in ultima analisi definire quale sia la soluzione impiantistica maggiormente redditizia ed economicamente perseguibile rispetto le restanti.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.