Negli ultimi anni, le emissioni di gas nocivi per l’ambiente sono aumentate in maniera spropositata. Risulta sempre più necessario, in questo contesto, l’utilizzo di applicazioni IoT per discariche e gestione dei rifiuti, in grado di modernizzare macchinari e processi, e diminuire il loro impatto ambientale.

Ambiente e rifiuti, sostenibilità e riciclaggio: qual è l’impatto dell’uomo sull’ambiente? Negli anni il progresso economico e l’incremento dei consumi hanno portato a un aumento della produzione dei rifiuti con effetti negativi e devastanti sul nostro Pianeta e sulla nostra salute.

Molte industrie in Italia non presentano impianti evoluti e ciò comporta un aumento delle emissioni di gas nocivi e, per questo motivo, è necessario ripensare all’intero sistema.

Per farlo ci vengono incontro le applicazioni IoT per discariche e rifiuti, in grado di migliorare la presenza e gestione delle emissioni di gas nell’atmosfera. In che modo? Continua a leggere questo articolo per saperne di più.

L’emissione dei gas serra: i numeri dell’Italia

Le emissioni di gas serra in Italia, secondo un’analisi sull’impatto della gestione dei rifiuti, condotta da un’associazione ambientalista italiana, hanno registrato  un trend in crescita dal 1990 al 2007 con un picco di 573.010,14 migliaia di tonnellate di CO2 equivalenti (ktCO2eq). Tuttavia, negli anni successivi, è stato registrato un calo continuo di emissioni fino ad arrivare, ad oggi, a 418.280,60 ktCO2eq, valore ancora troppo elevato per considerare innocua la quantità di emissioni di gas serra emanata ogni giorno.

Il gas con un potenziale di riscaldamento globale maggiore è il gas metano, considerato 25 volte più forte rispetto alla CO2 e che costituisce il 10% delle emissioni climalteranti.

Le industrie principalmente responsabili delle emissioni di gas metano sono le imprese agricole e le attività di gestione dei rifiuti (Fig 1).

Applicazioni IoT per discariche rappresentano una possibile soluzione per una gestione Smart dei rifiuti grazie alle tecnologie IoT, ma prima di parlarne vediamo nello specifico come è composto il settore dei rifiuti.

Fig. 1 Emissioni di metano per settore in Italia, 2019

Il settore dei rifiuti, nello specifico, comprende:

• I siti di smaltimento dei rifiuti solidi (discariche)
• L’incenerimento senza recupero di energia (D10)
• Il trattamento biologico
• Il trattamento delle acque reflue.

La gestione dell’immondizia costituisce in Italia il 4,35% totale delle emissioni di gas serra, valore superiore ai livelli europei (3,32%).

Dal grafico in Fig 2 possiamo facilmente comprendere come lo smaltimento dei rifiuti solidi in discarica sia la principale fonte di emissione di gas serra all’interno del settore. Questo perché, attraverso i naturali processi di decomposizione anaerobica, i rifiuti producono numerosi liquami (chiamati percolato) che sono molto contaminanti per le acque e per il terreno, infatti, le loro tracce potranno essere trovate fino a 1000 anni dopo la chiusura della discarica. Nella decomposizione i rifiuti causano anche emissioni ad alto contenuto di CH4 (metano) e C02, soprattutto se non correttamente monitorate. Per risolvere il problema ci vengono incontro le applicazioni IoT per le discariche che permettono di gestire il livello di emissioni prodotte.

Fig 2. Emissioni di gas serra del settore rifiuti in Italia, 1990-2019

Lo smaltimento dei rifiuti solidi nelle discariche

La produzione in Italia di rifiuti ammonta a circa 29 milioni di tonnellate nel 2020, secondo il rapporto Green Book 2022 con un conferimento in discarica pari al 20% dei rifiuti totali.

La principale forma di gestione dei rifiuti in Italia riguarda le discariche, ossia luoghi dove vengono stoccati o depositati i rifiuti solidi urbani e tutti gli altri rifiuti (anche umidi) per i quali non è possibile il riciclo o il trattamento biologico/incenerimento per produrre energia. Nella maggior parte dei casi, queste non utilizzano ancora applicazioni IoT per discariche, né gestiscono i rifiuti in maniera smart questo non permette di controllare il livello di emissioni prodotte.

Esse non sono, tuttavia, prevalenti perché, nell’insieme, le altre tipologie di recupero, trattamento e smaltimento rappresentano oltre la metà dei rifiuti prodotti annualmente (54%) come mostrato in Fig 3.

Fig. 3 Distribuzione percentuale della gestione dei rifiuti urbani

La produzione dei gas serra (metano, anidride carbonica, solfuro di idrogeno e altri) rilasciati dalla decomposizione dei rifiuti è in gran parte attribuibile alla vita lavorativa della discarica e per circa 20 anni dopo la copertura del sito. Il metano pone un grave rischio di esplosione oltre ad essere dannoso per le piante e l’ambiente, mentre l’anidride carbonica è tossica e asfissiante poiché impoverisce i livelli locali di ossigeno, infine, il solfuro di idrogeno è molto tossico, anche a concentrazioni basse.

È dunque evidente l’importanza di saper gestire le emissioni dei gas serra, ma come è possibile? Grazie all’ausilio delle applicazioni IoT per le discariche, che permettono di controllare da remoto e in qualsiasi momento il livello di gas emessi nell’aria.

I gas serra prodotti dalle discariche possono essere utilizzati per la produzione di energia elettrica: se la concentrazione di metano è superiore al 30-40% il gas viene inviato ad un sistema di combustione che crea energia termica.

L’energia termica viene poi trasferita ad altri fluidi o trasformata in energia meccanica e poi convertita in energia elettrica, come illustrato nella rappresentazione sottostante.

Fig. 4 Recupero dei gas di discarica

Ciò permette di ricavare nuova energia dalla natura senza intaccare le riserve. Il biogas viene definito dall’UE come una delle fonti energetiche rinnovabili, non fossili, che possono garantire autonomia energetica e ridurre gradualmente l’inquinamento dell’aria e l’effetto serra.

Perché utilizzare l’IoT nella gestione delle discariche

L’utilizzo delle applicazioni  IoT per discariche e rifiuti permettedi ottenerenotevoli benefici nella gestione degli impianti. Da un lato, il biogas viene trasformato in energia elettrica e dall’altro è possibile captare il maggior quantitativo possibile di biogas riducendo le emissioni odorigene e di gas serra. Ma come avviene il processo di  gestione smart dei rifiuti?

Tutti i sistemi IoT sono dotati di:

• Sensori per monitorare, ad esempio, le emissioni dei gas serra – inviando un segnale di allarme sopra certe soglie di emissione;
• Device che consentono l’invio dei dati al Cloud;
• Piattaforma Cloud che consente lo stoccaggio dei dati;
• App mobile e web per la visualizzazione e interpretazione dei dati.

Le tecnologie IoT permettono di monitorare e controllare i processi di captazione del biogas dai pozzi, anche grazie allo sviluppo di appositi algoritmi di Intelligenza Artificiale (AI), in grado di gestire il processo di captazione, in maniera predittiva e da remoto. Le dashboard di visualizzazione, inoltre, sono in grado di mostrare statistiche e dati real time, offrendo poi una panoramica puntuale sul funzionamento dell’impianto.

In questo modo, è possibile identificare delle strategie ottimali per una corretta gestione dei rifiuti ed il contenimento dei gas serra. Poter ottenere informazioni aggiornate e in tempo reale sullo stato di tutti i macchinari utilizzati, delle pompe e del livello di percolato contenuto nei pozzi permette di stimare con precisione quando e come intervenire in caso di allarmi o anomalie.

Zerynth Industrial IoT & AI Platform e la captazione del biogas

Le applicazioni IoT per il settore dei rifiuti permettono di efficientare i processi e migliorare le attività di acquisizione e gestione dei dati per poter ridurre i costi operativi e i tempi di monitoraggio. Un possibile vantaggio è dato dalla capacità di monitorare costantemente la quantità e qualità dei biogas prodotti dalla discarica per poter regolare automaticamente le sue valvole di captazione.

Grazie alla piattaforma Industrial IoT & AI di Zerynth è possibile ottenere benefici soprattutto in termini di sostenibilità ambientale ed economica. Gestire il ciclo dei rifiuti, anche da remoto, monitorando puntualmente i parametri ambientali degli stabilimenti, è fondamentale per una maggiore sostenibilità ambientale ed una organizzazione più efficace dei processi.

Se sei interessato a scoprire di più sulle applicazioni IoT per discariche e nel settore dei rifiuti, leggi il nostro white paper e scopri come l’Industria 4.0 supporta le aziende nel monitoraggio dell’immondizia e delle emissioni in un’ottica di salvaguardia ambientale.