Assunzioni e limitazioni
Fine Vita
Fognatura
Secondo le linee guida a cura di IPCC (Metodi di riferimento), le emissioni di CH4 in fognatura risultano essere trascurabili. Sebbene la bibliografia sia scarsa e contrastante, un interessante studio (Foley et al., 2009) evidenzia invece contributi rilevanti di emissioni nei tratti di fognatura in pressione. Vista l’estrema variabilità della rete fognaria gestita da Acque SpA, caratterizzata dalla massiva presenza di fognature a gravità (93%), si è ritenuto opportuno approcciare il problema attraverso un calcolo che tenesse conto delle emissioni di CH4 nelle fosse settiche a monte delle reti fognarie, trascurando il contributo diretto proveniente dalle tubazioni, anche in virtù dei fenomeni di ossigenazione nelle tubazioni che riducono la trasformazione del substrato in metano.
Nel corso del trasporto sono presenti un ingresso di reflui forniti da altri gestori ed un’uscita di reflui forniti ad altri gestori. Di tali reflui non si possiede la quantificazione; sapendo che gli scambi di reflui avvengono solo in prossimità dei confini geografici del territorio gestito, che le quantità sono molto limitate e supponendo una certa equità nei volumi di scambio, la valutazione delle emissioni relative può considerarsi trascurabile. Ad ogni modo, per il volume di refluo fornito da altri gestori, il bagaglio di anidride carbonica legato al trasporto non dovrebbe essere calcolato, poiché altrimenti vi sarebbe un doppio conteggio delle emissioni; il gestore adducente il volume calcolerà le emissioni dovute al trasporto dello stesso, così come dovrebbero essere calcolate quelle dovute al refluo fornito ad altri gestori.
Le emissioni di N2O derivanti dall’immissione diretta di reflui in ambiente, previo pretrattamento ed eventuale collettamento in pubblica fognatura, sono state quantificate in 2.661 kg-N2O/y (Impronta di carbonio del Servizio Idrico Integrato). Tale calcolo è stato effettuato secondo le linee guida a cura di IPCC, considerando una quantità di azoto Kjeldahl prodotta dagli utenti pari 8 g-N/(AE*d), un abbattimento del 10% dell’azoto Kjeldahl in fase di pretrattamento (fonti: Metcalf & Eddy, 2006; Masotti, 2001) ed un fattore di conversione dell’emissione (EF) pari a 0,005 gN2O/gN (fonte: IPCC 2006).
Fosse settiche
Un tema di interesse molto rilevante nel contesto esaminato è quello connesso alla presenza delle fosse settiche. Con questa espressione si intendono una serie di sistemi (fosse Imhoff, fosse biologiche tricamerali, bicamerali, monocamerali, etc.) il cui obiettivo è quello di trattenere i solidi sedimentabili scaricati dalle utenze prima della loro immissione in una fase successiva di trattamento o nella stessa rete fognaria.
Le fosse settiche sono quindi sempre presenti per le utenze isolate nell’ambito dei “trattamenti appropriati” prima dello scarico in ambiente (tipicamente sotto forma di subirrigazione e drenaggio). Nel territorio toscano sono altresì spesso presenti prima dello scarico in fognatura, secondo una tradizione legata probabilmente al ritardo nell’attuazione di impianti centralizzati di trattamento.
La presenza delle fosse settiche individua un problema consistente nella produzione di gas serra, poiché si tratta di oggetti che determinano forme di degradazione anaerobica con la conseguente produzione di metano, che, come già espresso in precedenza, ha un potenziale serra drasticamente superiore rispetto a quello dell’anidride carbonica.
La fosse settiche, distribuite capillarmente sul territorio, rendono la misura delle emissioni allo stato dei fatti non eseguibile direttamente.
Non disponendo del numero preciso e della distribuzione delle fosse settiche sul territorio, si stima verosimilmente che circa il 70% della popolazione residente sia provvista di fosse settiche (somma fra utenti allacciati ed utenti non allacciati alla fognatura). La produzione di metano in fossa settica deriva dalla digestione anaerobica del substrato inquinante che vi si sedimenta e permane fino alle operazioni di spurgo. Si stima, sulla base di dati di letteratura (fonti: Metcalf & Eddy, 2006; Masotti, 2001), una capacità di rimozione del COD del 20% da parte delle fosse settiche ed una quantità di COD prodotta dagli utenti sia pari a 130 COD/(AE*d). Sulla base di tali assunzioni, il volume di metano prodotto a partire dal COD rimosso dalle fosse settiche è pari a 0,35 lCH4/gCOD rimosso (fonte: studio sulle fosse settiche a cura del WERF, vedi Metodi di riferimento).
Il valore, come discusso nella sezione dedicata all'analisi dei risultati (Impronta di carbonio del Servizio Idrico Integrato), risulta molto rilevante rispetto al totale delle emissioni e necessita di ulteriori riflessioni. Infatti, dai dati di letteratura tecnica (vedasi ad esempio Leverenze et al., Evaluation of greenhouse emission from septic tanks) il valore di emissione può anche essere decisamente superiore (fino a 5 volte quello stimato nel presente studio).
Depurazione e Trattamento Fanghi
Il contributo emissivo in metano dei processi di depurazione fa riferimento alle fasi depurative nelle quali si creano condizioni anaerobiche (sedimentazione primaria, ispessimento e digestione anaerobica). Si ipotizza che il metano prodotto nella sedimentazione primaria e nell'ispessimento sia trascurabile, a causa del basso tempo di stazionamento e del contatto con l’atmosfera che ne garantisce una certa ossigenazione.
Il volume di biogas prodotto negli impianti di depurazione dotati di digestione anaerobica nell'anno di riferimento è stato stimato a partire dall'abbattimento dei solidi sospesi volatili in fase di trattamento fanghi; tale stima è dovuta al fatto che l’attuale strumentazione di misura installata in campo non fornisce misure attendibili in modo continuativo e dovrà essere oggetto di manutenzione o sostituzione. Si ipotizza che il 50% del metano prodotto dai digestori venga utilizzato in inverno per riscaldare i digestori, che il 40% venga interamente bruciato in estate (sulla base dei dati storici del Gestore) e che il 10% si disperda in ambiente a causa dell’imperfetta tenuta dei digestori (sulla base di quanto discusso in letteratura tecnica). A seguito di tale ipotesi, si afferma che il metano riutilizzato non incide sull’impronta di carbonio, il metano bruciato si trasforma interamente in CO2, mentre quello disperso incide come metano nel conteggio delle emissioni.
La produzione di N2O derivante dalle fasi di nitrificazione e denitrificazione dell’azoto presente nei reflui, a partire dall’azoto totale in ingresso, è stata calcolata facendo riferimento a misure dirette off-gas effettuate dall’Università di Firenze nell’impianto di S. Colombano (depuratore dell’area fiorentina). Nel corso di tali misure è stato valutato un fattore di conversione dell’azoto totale in protossido di azoto pari a 0,00025 gN2O/gN.
In assenza di ulteriori valutazioni su tale fattore di conversione dell’azoto totale in protossido di azoto, anche la produzione di N2O derivante dalla fase di stabilizzazione aerobica dei fanghi, a partire dall’abbattimento dei solidi sospesi volatili, è stata calcolata facendo riferimento a misure dirette off-gas effettuate dall’Università di Firenze nell’impianto di S. Colombano.
La produzione di CH4 derivante dalle fasi di nitrificazione e denitrificazione dell’azoto presente nei reflui, a partire dal COD in ingresso, è stata calcolata facendo riferimento a misure dirette off-gas effettuate dall’Università di Firenze nell’impianto di S. Colombano (depuratore dell’area fiorentina). Nel corso di tali misure è stato valutato un fattore di conversione dell’azoto totale in protossido di azoto pari a 0,0182 g-CH4/gCOD.
In assenza di ulteriori valutazioni su tale fattore di conversione del COD in metano, anche la produzione di CH4 derivante dalla fase di stabilizzazione aerobica dei fanghi, a partire dall’abbattimento dei solidi sospesi volatili, è stata calcolata facendo riferimento a misure dirette off-gas effettuate dall’Università di Firenze nell’impianto di S. Colombano.
Come per l’immissione diretta di reflui in ambiente, previo pretrattamento ed eventuale collettamento in pubblica fognatura, anche le emissioni di N2O derivanti dall’immissione di reflui depurati in ambiente, ovvero dell’effluente dagli impianti di depurazione, sono state quantificate considerando un fattore di conversione dell’emissione (EF) pari a 0,005 gN2O/gN (fonte: IPCC 2006; vedi Metodi di riferimento).
L’emissione diretta di SF6 relativa all’eventuale rilascio dalle cabine di trasformazione è considerata trascurabile, in quanto il quantitativo presente è di poca entità e non sono stati registrati rabbocchi e/o reintegri nel corso del periodo temporale di riferimento.
Trasporto
Le emissioni provenienti dalle fasi di trasporto riguardano lo smaltimento dei fanghi provenienti dalle fosse settiche e dai piccoli impianti verso i grandi impianti di trattamento, e da questi verso i siti di smaltimento. È stato ipotizzato che il trasporto dei fanghi provenienti dalle fosse settiche e dai piccoli impianti sia avvenuto su autobotti da 10 m3 di volume disponibile.
Conoscendo il volume dei fanghi prodotti, è stato calcolato il numero di viaggi necessari a trasportare tutto il volume. Moltiplicando il numero di viaggi per una percorrenza media ipotizzata di 15 km, è stata calcolata la distanza totale percorsa dai mezzi. Per lo smaltimento dei fanghi trattati sugli impianti di depurazione, è stato ipotizzato che il trasporto sia avvenuto su autobotti da 25 m3 di volume disponibile.
Conoscendo il volume dei fanghi da smaltire, è stato calcolato il numero di viaggi necessari a trasportare tutto il volume, che, moltiplicando per i tragitti, ha consentito di calcolare la distanza totale percorsa dai mezzi.
Smaltimento
Della totalità dei fanghi prodotti, il 2% viene smaltito in discarica, il 71% viene inviato ad impianti di compostaggio, mentre il restante 27% viene utilizzato in agricoltura. Per la fase di smaltimento, a fronte della difficoltà di stima dei valori relativi ai vari conferimenti, è stata ipotizzata la produzione di metano in discarica (a causa delle condizioni anaerobiche), di anidride carbonica in compostaggio (a causa dell’aerazione in fase di stabilizzazione) e di protossido di azoto in agricoltura (dovuta alla trasformazione dei composti azotati).
