Integrated municipal solid waste management system : optimisation and case study for Italy

The work of thesis here presented reports the results of an energetic, environmental and economic optimisation of the whole Italian municipal waste management system. Adopting a substitutive perspective, all the processes related to waste disposal were considered in order to create a standard waste management model able to simulate Italian reality. Reliable assumptions about intercepted flow purity, effectiveness of material recovery and national power production grid were made to analyse the subject in the most inclusive way. Three mono-objective optimisations were singularly performed for the three topics of interest as well as two multi-objective optimisations aiming to consider together energy VS costs as well as emissions VS costs. Optimisations results are quite in contrast with national regulatory framework who set Separate Collection Level up to 65% as a goal for the short-term future (such value was established for 2012 and recently remarked): the average value resulting from the optimisations is between 45-50%, proving that the best solution is not represented by intercepting everything as much as possible as Italian policies recommend. A full integration between separate collection and residual waste management is instead required. In order to demonstrate this achievement, optimal values of fractions interception, unsorted residual waste and selection and recycling residues management are reported.

Il lavoro di tesi qui presentato riporta i risultati di un’ottimizzazione condotta sull’intero sistema di gestione dei rifiuti urbani italiano dal punto di vista energetico, ambientale ed economico. Adottando un’ottica sostitutiva, tutti i processi di trattamento in cui il rifiuto incorre durante il suo smaltimento vengono considerati al fine di creare un unico sistema di gestione standard a cui il modello possa fare riferimento in maniera da simulare nel modo più realistico possibile la situazione corrente del nostro Paese. Per fare ciò sono state fatte delle assunzioni, le più realistiche possibili, al riguardo di: qualità della raccolta differenziata, benefici apportati dal recupero di materia e parco elettrico considerato. In tal modo si è affrontata la questione nella maniera più inclusiva possibile. Sono state effettuate le tre ottimizzazioni mono-obiettivo, una per ciascuno dei tre aspetti sopracitati, e anche le due ottimizzazioni multi-obiettivo riguardanti energia e costi, emissioni e costi. I risultati ottenuti sono in contrasto con la normativa vigente che prevede di raggiungere in un futuro prossimo (in realtà tale valore doveva essere raggiunto nel 2012 e recentemente è stato ribadito) la soglia del 65%: mediamente il valore che risulta dalle ottimizzazioni si aggira attorno al 45-50%. Spingere al massimo l’intercettazione di tutte le frazioni come suggerisce la normativa italiana può risultare inefficiente; quello che invece è obbligatorio è una perfetta integrazione tra la raccolta differenziata e la gestione del rifiuto residuo. Per dimostrare quanto appena detto vengono riportati i valori ottimali dei livelli di intercettazione così come quelli relativi alla gestione del rifiuto indifferenziato e degli scarti da selezione e riciclo.