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CANVA AI / MIT TR IT

La sostenibilità è ormai un argomento all’ordine del giorno. Il nostro ruolo come singoli è fondamentale per orientare l’innovazione in questo ambito e per ottenere benefici concreti in termini ambientali.

La gestione dei rifiuti è forse uno degli ambiti dove noi, come singoli consumatori, possiamo impattare maggiormente.

Le tecnologie utilizzate per la gestione dei rifiuti durante il loro ciclo di vita rappresentano quei cluster poco “sensazionalistici” che agiscono in modo silente garantendoci la qualità della vita di tutti i giorni. Per questo motivo è interessante dedicare loro la giusta attenzione.

Secondo il report di ISPRA ambiente del 2023, l’Europa nel 2023 ha prodotto +4,5% rispetto al 2019 di rifiuti urbani arrivando a circa 235 milioni di tonnellate.
A livello di singoli Paesi, ci sono nazioni più o meno virtuose. In particolare, nel biennio 2020 – 2021, Danimarca, Malta e Svezia sono state le regioni più virtuose riducendo la produzione di rifiuti urbani. Non si può dire lo stesso per Francia, Bulgaria e Slovenia che hanno visto la produzione di rifiuti aumentare.
L’Italia gioca a metà classifica avendo avuto una diminuzione di rifiuti prodotto del 1,1% dal 2020 al 2021.

Per comprendere meglio che tipo di tecnologie popolano il mondo della gestione dei rifiuti è utile comprenderne la catena del valore.

Esistono 4 fasi fondamentali:

  • La generazione dei rifiuti: questa fase rappresenta l’inizio del percorso. I rifiuti si possono classificare in diverse tipologie in base alla fonte di origine, la natura, la pericolosità, la possibilità di riciclaggio ecc. In generale, è importante sapere che esistono:
    • Rifiuti urbani che si dividono in base alla loro origine: domestici (plastica, carta, vetro generati in casa), stradali (rifiuti raccolti in aree pubbliche) e ingombranti (elettrodomestici, arredamento ecc.)
    • Rifiuti speciali come quelli commerciali, artigianali, sanitari ecc.
  • La raccolta dei rifiuti: questa fase è composta dall’attività di raccolta dei rifiuti con tutte le accortezze richieste (alcuni rifiuti speciali hanno bisogno di una gestione particolare)
  • Il trasporto dei rifiuti: trasporto dal luogo di origine al luogo di destinazione (punto di raccolta e smistamento)
  • La gestione del rifiuto: la fase in cui il rifiuto viene gestito. Sulla base della tipologia, il rifiuto può essere:
    • Portato direttamente in discarica
    • Riciclato
    • Incenerito o trasformato in energia
    • Gestito come compostaggio o Digestione anaerobica

All’interno di queste fasi esistono tecnologie che permettono che il rifiuto venga gestito e portato fino alla fine della catena evitando di ritrovarci i 235 milioni di tonnellate di rifiuti in mezzo alle strade o sotto casa.

Prevedere la produzione di rifiuti

Seguendo la value chain sopra riportata, quando si parla di generazione di rifiuti è difficile pensare a una tecnologia che ci faccia consumare meno. Se, però, cambiamo punto di osservazione, si possono notare dei settori dove è possibile “prevedere” meglio la potenziale creazione di rifiuti.
Uno di questi è il settore immobiliare e i rifiuti generati nei cantieri di costruzione.
In questo caso, esiste una tecnologia chiamata BIM – Building Information Modeling – dedicata a prevedere al meglio i potenziali rifiuti generati da un nuovo progetto di costruzione.

Il BIM permette di progettare la costruzione direttamente in digitale e, tramite diversi software, di elaborare i dati e creare previsioni. Di conseguenza, passando per questo tipo di previsioni, si riesce a prevedere il materiale necessario per la costruzione e quindi a ridurre gli scarti.
Una stratup molto interessante in questo ambito è Strategic Bim, startup italiana focalizzata su Virtual 3D tour & scan, BIM e digital twin.

Raccogliere diverse tipologie di rifiuti in modo capillare

La raccolta e il trasporto dei rifiuti sono due fasi che vengono migliorate considerevolmente tramite la tecnologia.

Quando si parla di raccolta dei rifiuti possiamo distinguere due momenti in cui la tecnologia fa da collante e facilitatore: la relazione utente – tecnologia e la relazione ente pubblico – tecnologia.
La prima riguarda l’azione del singolo utente che porta tutti i rifiuti nei vari punti di raccolta, mentre la seconda fa riferimento all’ente pubblico che raccoglie i rifiuti di una determinata area.

In questi casi l’innovazione giace sia nel prodotto che nel processo. Ci sono sempre hardware e software: sensori da una parte; AI, ML e Machine vision applicati, dall’altra.
Ciò che è veramente disruptive è l’applicazione di queste tecnologie. Una di queste è Genius, il raccoglitore di rifiuti 5.0 presentato da Alia multiutility e Nord Engineering.
Grazie a sensoristica avanzata, cloud e intelligenza artificiale, questo raccoglitore permette di facilitare la raccolta di rifiuti, creare delle statistiche e ottimizzare i giri di raccolta da parte dei raccoglitori.
La sensoristica volumetrica permette di registrare quanto è “pieno” il raccoglitore, oltre a registrare ogni singolo conferimento associandolo all’identità del conferente.
Attraverso queste informazioni è possibile creare diverse statistiche per ogni area geografica oltre ad ottimizzare le vie di raccolta da parte delle amministrazioni pubbliche, generando i due principali output di un approccio sostenibile: riduzione dell’impatto sull’ambiente e riduzione di costi.
Inoltre, tramite pannelli fotovoltaici, il raccoglitore è autonomo da un punto di vista energetico.

La fase che segue la raccolta è il trasferimento dei rifiuti dal raccoglitore al centro di smistamento. In questo caso si possono incontrare tecnologie focalizzate sull’ottimizzazione delle vie di raccolta. Nonostante ciò, questa ottimizzazione dipende molto da quanto il raccoglitore è “connesso”. I dati da esso generati, una volta elaborati, permettono di creare percorsi efficienti per i veicoli di raccolta rifiuti.

Il centro di raccolta, smistamento e trasformazione del rifiuto è sicuramente la fase più complessa di tutta la catena e di conseguenza, quella più ricca di innovazione, sia in termini di tecnologia che in termini di processo.

Dal centro di smistamento alle metodologie di smaltimento

Una volta che il rifiuto raggiunge il punto di raccolta, deve essere smistato e quindi deve essere scannerizzato e riconosciuto.
In questo caso il trend attuale si basa sull’incontro tra intelligenza artificiale e robotica.
Smistare tonnellate di rifiuti è una attività lunga, complessa e ripetitiva. Collegando braccia robotiche, sensori intelligenti che si basano su “machine vision” e intelligenza artificiale, è possibile automatizzare lo smistamento del rifiuto in varie categorie predefinite.
Un esempio virtuoso è Zen Robotics Recycler. Già nel 2019 la società municipale dedicata alla gestione dei rifiuti di Barcellona, insieme a Ferrovial, ha collaborato con ZRR per lo smistamento automatizzato dei rifiuti urbani.
La soluzione è dotata di 2 braccia robotiche. Inizialmente è stata allenata per identificare 13 tipologie di materiali. Il sistema è dotato di diversi sensori, compreso il machine vision, che riconosce e successivamente smista i vari materiali. La soluzione è stata testata nelle “CDW – construction and demolition waste” dove ha raggiunto 2000 smistamenti all’ora con il 98 per cento di accuratezza.

E in Italia?

Un esempio di waste management tutto italiano gestito da Zen Robotics è quello fatto assieme all’azienda di gestione rifiuti Masotina SpA.
L’impianto automatizzato di selezione della plastica proveniente dai rifiuti domestici di Masotina S.p.A. si trova vicino a Milano e ha una capacità annua di 250.000 tonnellate. Negli ultimi anni, l’impianto è stato ammodernato con linee di selezione e smistamento automatizzate, dotate delle tecnologie di riciclo avanzate per separare le plastiche riciclabili attraverso una combinazione di selezione ottica, meccanica e manuale. Una delle aggiunte più recenti è stata la stazione di smistamento ZenRobotics Fast Picker, che esegue il controllo qualità all’interno dell’impianto, migliorando l’efficienza e riducendo la necessità di smistamento manuale.

Un esempio di rifiuto plastico gestito negli impianti ZenRobotics

Un esempio di rifiuto plastico gestito nell’impianto di Masotina SpA. Foto ZenRobotics

In generale, l’impianto separa le plastiche provenienti dai rifiuti domestici e urbani. I rifiuti plastici vengono prima separati da altri materiali riciclabili di valore come carta, cartone, alluminio, stagnola e polilaminati. Successivamente, le plastiche vengono separate per polimero e colore per massimizzare la possibilità di riciclo. Il compito di ZenRobotics Fast Picker è garantire un’elevata purezza del PET trasparente, rimuovendo i contaminanti e recuperando altri polimeri riciclabili di valore come l’HDPE, che vengono reintrodotti nel processo di riciclo. Grazie alle dimensioni compatte, lo ZenRobotics Fast Picker è stato integrato nella linea di selezione esistente, nonostante gli spazi molto ridotti all’interno dell’impianto.

L’ultima fase: lo smaltimento

Il ciclo di vita del rifiuto termina con il suo smaltimento. In generale, seguendo le statistiche di Eurostat e ISPRA, troviamo 4 modalità di smaltimento di rifiuti:

  • Riciclo di materia – ottenimento di nuovi prodotti o materiali da scarti o rifiuti che hanno terminato il loro ciclo di vita
  • Compostaggio e digestione aerobica/anaerobica – processo di trasformazione di materiale organico presente nei rifiuti tramite microrganismi presenti nell’ambiente, ossigeno e altre “condizioni” per facilitare la nascita di nuovi microrganismi. Il risultato finale è un nuovo materiale chiamato compost
  • Recupero di energia e incenerimento – processo di trasformazione dello scarto in energia tramite termovalorizzazione (combustione) o gassificazione
  • Discarica e altre modalità di riciclo

In generale, considerando una media a livello Europeo, il 31% dei rifiuti viene riciclato, il 18% viene smaltito tramite compostaggio, il 27% viene trasformato in energia o incenerito e il 23% finisce direttamente in discarica.

Riciclo di materiali

Quando si parla di riciclo di materia (generale) è difficile identificare una sola tipologia di innovazione. La vera innovazione è lungo tutta la filiera, dalla scelta di materiali più facilmente riciclabili, a processi che riducono gli scarti fino a soluzioni ben specifiche per dare un nuovo scopo a un materiale.

Una startup interessante in questa fase è Greenvincible. Questa startup innovativa si focalizza sulla costruzione di macchine per il riciclo di rifiuti speciali elettronici. Con il metodo RaeeCycling, un processo meccanico che non genera scarti di lavorazione, è possibile recuperare diverse materie prime dalle schede elettroniche. Secondo Greenvincible, ci sono circa 13 mila tonnellate di schede elettroniche che arrivano dalla raccolta differenziata in Italia. Di queste, solo 3 mila tonnellate sono riciclate. Tramite il loro processo, per ogni tonnellata di schede elettroniche è possibile estrarre diverse materie prime tra cui: Rame, Ferro, Stagno, Piombo, Alluminio, Nichel, Argento, Zinco, Oro, Palladio e terre rare.

Dal rifiuto elettronico passiamo a quello organico con il compostaggio. In questo caso, un progetto interessante è quello elaborato da ACEA. ACEA ha introdotto SmartComp, un mini-impianto che trasforma i rifiuti organici in compost in circa 90 giorni. Il contenitore (tutto automatizzato) è dotato di una camera di compostaggio che accelera il processo naturale di degradazione aerobica (con ossigeno) dei rifiuti organici.
Le fasi che il rifiuto attraversa sono tre: la termofilia, la mesofilia e la maturazione. Le prima due costituiscono le fasi attive durante le quali il rifiuto viene trattato meccanicamente. L’ultima fase è quella finale, in cui il rifiuto perde la sua umidità.

L'impianto SmartComp di ACEA

L’impianto SmartComp di ACEA

Dai rifiuti all’energia

Quando si parla di Waste to Energy si intende la trasformazione di rifiuti in energia. Esistono diversi metodi per ottenere energia ma, in linea generale, si può dire che le modalità principali sono la termovalorizzazione o la gassificazione. Quindi, generare calore o gas dai rifiuti (tramite diverse lavorazioni) per alimentare meccanismi che generino energia o carburanti.

Questo tipo di innovazione è più difficile da aggredire per le startup nel suo complesso, in quanto sono necessari strumenti e risorse ben differenti rispetto a quelli necessari per il riutilizzo di materiali o per la creazione di compost. In questo caso, però, un progetto interessante da citare che ha usufruito di tecnologie innovative è quello di Ecologica Sangro che ha ricevuto il premio nazionale innovazione SMAU con i suoi “Gas Stabilizer”.
Il progetto si collega all’impianto di smaltimento RSU di Lanciano (Abruzzo). L’obiettivo era riuscire a massimizzare la captazione di biogas dell’impianto per aumentare l’energia elettrica prodotta. Ci sono riusciti grazie ai Gas Stabilizer di Zero3. Questo prodotto può essere integrato nei sistemi di captazione tradizionali e funziona come “mente” per l’intero processo. Infatti, regola e ottimizza la ricezione di biogas grazie ai sistemi di analisi, controllo e monitoraggio integrati.

Concludendo

La gestione dei rifiuti rimane un tema importante per il Green Deal Europeo. C’è ancora del lavoro da fare per raggiungere i target definiti a livello Europa. Nel 2021 la quota di riciclaggio da compostaggio dei rifiuti urbani era del 49,6% quando l’obiettivo per il 2030 è del 60%. Non siamo lontani ma dobbiamo continuare a lavorare.
Il ciclo di vita di un prodotto genera scarti dall’inizio alla fine. Oltre a studiare ed avere metodi di gestione del rifiuto alla fine del suo ciclo di vita è utile pensare a metodologie che permettano o la riduzione dello scarto in fase di lavorazione o l’utilizzo di materiale più sostenibile che non appesantiscano le fasi di riciclo finale. In aggiunta, tra i vari metodi di smaltimento, è necessario continuare a investire in metodologie che minimizzino le emissioni di CO2.