Waste to energy : the assessment of the biogenic and fossil shares of waste

In the middle of such a climate crisis, when the battle for reducing emissions is one of the big world priorities, waste-to-energy plays a role that must certainly be investigated. Thanks to waste combustion process, it is possible to recover energy with a limited environmental impact. This is also possible due to the dual composition of the waste. Waste, that represents the fuel, is actually composed of a wide variety of materials and substances, but the fundamental distinction this Thesis focuses on is between the fossil and the biogenic nature of the waste. Biogenic substances are mixtures of organic molecules, recently formed, that didn’t involve any kind of fossilization process: in case of combustion the impact is 'carbon-neutral' since the CO2 emissions from biomass only compensate for the CO2 fixed by plants during the photosynthesis process. On the other hand, substances with fossil origin, formed in many millions of years, release into the atmosphere a fraction of CO2 that is not counterbalanced by the vegetation uptake, participating in the increase of greenhouse gas concentration in the atmosphere. This Thesis aims at analysing the different methods so far known to assess the fossil and biogenic matter shares of the waste. The analyses are based on the data of two real cases: two waste-to-energy plants located in the North of Italy. The processing of such data encompasses the comparison amongst the expected results from the application of the equations provided by the standards that define the aforementioned methods. Finally, the influence of various factors on these calculations is assessed, to evaluate the reliability of the application of these standards to waste-to-energy plants.

In un momento di crisi climatica, in cui la lotta per la riduzione delle emissioni è tra le grandi priorità mondiali, la termovalorizzazione svolge un ruolo sicuramente da approfondire. Grazie al processo di combustione dei rifiuti, è possibile infatti ottenere recupero di energia con ridotto impatto ambientale. Questo è possibile anche grazie alla duplice natura del rifiuto. I rifiuti combustibili sono costituiti da un’ampia varietà di materiali e sostanze, ma la distinzione fondamentale su cui si concentra questa Tesi è tra rifiuti di natura fossile e di natura biogenica. Le sostanze biogeniche sono miscele di molecole organiche, recentemente formate, che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione: nel caso di combustione l’impatto risulta ‘carbon-neutral’ poiché le emissioni di CO2 da biomassa compensano la CO2 fissata dalla vegetazione durante il processo di fotosintesi. Le sostanze di origine fossile al contrario, formate da molti milioni di anni, rilasciano in atmosfera una quota di CO2 che non è controbilanciata dall’assorbimento della vegetazione, partecipando all’aumento della concentrazione di gas serra in atmosfera. Questa Tesi ha lo scopo di analizzare i diversi metodi ad oggi conosciuti per distinguere tra materia fossile e biogenica contenuta nei rifiuti. L’analisi si basa sui dati di due casi reali: due impianti di termovalorizzazione situati nel Nord Italia. Tali dati sono confrontati con i risultati attesi dall’applicazione delle equazioni fornite dalle norme che definiscono i sopra menzionati metodi. Infine l’influenza di vari fattori su questi calcoli è valutata, al fine di quantificare l’affidabilità dell’applicazione delle norme ai termovalorizzatori di rifiuti.