Analisi dell'applicazione di unità di cattura dell'anidride carbonica ad un impianto di termovalorizzazione

This thesis aims to carry out a first analysis on the possible benefits and drawbacks that may arise from the construction of a CCUS (Carbon Capture Utilization & Storage) unit applied to a waste-to-energy plant. This type of technology is currently considered one of the main alternatives to reduce carbon dioxide emissions in the short-long term to limit the effects of climate change. The introduction of a unit of this kind in a waste-to-energy plant turns out to be very innovative, since only a few examples are currently implemented at an industrial level worldwide. The limited applicability of such a technology is mainly due to the high costs of these units and the subsequent problems related to the management of the large quantities of carbon dioxide that are obtained. In this thesis, the costs of a large CCUS unit to be implemented at an incineration plant located near Como and various subsequent options for the use and management of CO2 were analyzed. To determine the costs of the plant, a parametric analysis was carried out aimed at minimizing the higher fixed and operating costs of the selected absorption scheme. In the parametric analysis, ASPEN Plus® simulation software in versions V9 and V11 and ASPEN HYSYS® software were exploited. In the subsequent analysis of the main alternatives for the management of CO2, a general approach was followed, and the main alternatives presented in the literature and currently implemented at an industrial level were considered. Considering the great variability in the possible options for managing CO2, a detailed analysis comprehensive of possible industrial synergies with other realities present near the Como incinerator must be carried out in order to select the most promising option.

Questa tesi ha l’obbiettivo di realizzare una prima analisi sui benefici e sulle criticità che si possono incontrare nella costruzione di una unità di CCUS (Carbon Capture Utilization & Storage) applicata ad un impianto di termovalorizzazione. Questa tecnologia, ad oggi, è ritenuta una delle principali alternative per la riduzione delle emissioni di anidride carbonica nel breve-lungo periodo allo scopo di limitare gli effetti del cambiamento climatico. L’idea di introdurre un’unità di cattura della CO2 in un impianto di termovalorizzazione ha un carattere fortemente innovativo, poiché solo pochi esempi sono ad oggi implementati a livello industriale in tutto il mondo. Le principali ragioni che ne limitano l’applicablità sono gli ingenti costi di queste unità e i successivi problemi legati alla gestione delle significative quantità di anidride carbonica che si ottengono. In questa tesi sono stati analizzati i costi di una unità di CCUS di grossa taglia da implementare presso un inceneritore di Acsm Agam Ambiente situato nei pressi di Como, e sono state proposte diverse opzioni successive per l’utilizzo e la gestione della CO2. Per determinare i costi dell’impianto è stata svolta una analisi parametrica volta alla minimizzazione dei maggiori costi fissi ed operativi dello schema di assorbimento scelto. L’analisi parametrica è stata effettuata utilizzando i software di simulazione ASPEN Plus®, nelle versioni V9 e V11, e ASPEN HYSYS®. Nella successiva analisi delle principali alternative per la gestione della CO2 si è deciso di procedere in maniera generale, valutando le principali alternative presentate in letteratura e ad oggi implementate a livello industriale. Data la varietà di opzioni possibili per la gestione della CO2, è necessario condurre un’analisi dettagliata che tenga conto anche di possibili sinergie industriali con altre realtà presenti vicino all’inceneritore di Como al fine di scegliere l’opzione più adeguata.