Gestione dei rifiuti solidi urbani e strategie di Energia da Rifiuti per un’economia circolare in un paese in via di sviluppo: il caso della Greater Beirut Area

This research activity concerns the management and treatment of solid waste in developing Countries, taking Greater Beirut Area (GBA) in Lebanon as a case study, with the aim of the transition towards Circular Economy (CE). The research activity focus on the implementation of an integrated solid waste management system by analyzing the entire supply chain, from the collection system to final disposal, hence identifying the state of the art in this field and focusing attention on the parameters that influence the choice of these systems, as well, GBA should pursue profound decarbonization strategies given the large greenhouse gas emissions due to energy production from non-renewable sources, despite the existence of abundant renewable energies potential. Therefore, for long-term sustainability goals, the EC model proposed in this study links solid waste management best practices to the green energy production in GBA. Lebanon’s energy system depends largely on imported fuels, Lebanon presented its commitment to increase by 30% its share of Renewable Energies (RE) by 2030. The waste composition in Greater Beirut Area (GBA) is made by 52.2% of organic waste which it can be exploited for the production of Hydrogen (H2) by gasification, in addition PV solar systems have gained a huge market in Lebanon in the last years, especially for residential sector. The main objectives of this study were formulated as follow: (i) provide a geographical mapping distribution of the solid waste bins in some area of GBA; (ii) select the best solid waste collection route of this area; (iii) perform cost calculation of the collection phase for this area; (iv) calculate the GHG emissions from the waste collection of this area; (v) select the suitable Waste to Energy (WtE) technology for the treatment of the municipal solid waste in GBA; (vi) implement a CE model for GBA that links the waste management best practices to the production of green energy. To achieve these results, the multi-criteria analysis method Analytic Hierarchy Process (AHP) was used which allows the analysis and evaluation of different alternatives for energy production from waste monitoring its impact on the different actors in the decision-making process, and HOMMERPro software in order to identify useful economic, electrical and environmental parameters for the production of electricity in GBA. The EC model proposed in this study brings great advantages for the development of a long term sustainability in GBA, with the reduction and perhaps the avoidance of the generation of the nonrecyclable waste; with the optimization of the recycling of other waste; with the optimization of the waste collection phase; with the exploitation of the high percentage of the organic fraction for the production of green hydrogen; and with the employment of photovoltaic solar energy thanks to long solar days in GBA.

Questa attività di ricerca riguarda la gestione e il trattamento dei rifiuti solidi nei Paesi in via di sviluppo, prendendo come caso studio la Greater Beirut Area (GBA) in Libano, con l’obiettivo della transizione verso un Economia Circolare (EC). L'attività di ricerca si concentra sull'implementazione di un sistema integrato di gestione dei rifiuti solidi analizzando l'intera filiera, dal sistema di raccolta allo smaltimento finale, individuando quindi lo stato dell'arte in questo campo e focalizzando l'attenzione sui parametri che influenzano la scelta dei rifiuti solidi. GBA dovrebbe perseguire profonde strategie di decarbonizzazione, date le grandi emissioni di gas serra dovute alla produzione di energia da fonti non rinnovabili, nonostante l’esistenza di un abbondante potenziale di energie rinnovabili. Pertanto, per obiettivi di sostenibilità a lungo termine, il modello EC proposto in questo studio collega le migliori pratiche di gestione dei rifiuti solidi alla produzione di energia verde in GBA. Il sistema energetico del Libano dipende in gran parte dai combustibili importati, il Libano ha presentato il suo impegno ad aumentare del 30% la propria quota di energie rinnovabili entro il 2030. La composizione dei rifiuti in GBA è composta per il 52,2% da rifiuti organici che possono essere sfruttati per la produzione di Idrogeno (H2) mediante gassificazione. Inoltre i sistemi solari fotovoltaici hanno guadagnato un enorme mercato in Libano negli ultimi anni, soprattutto per il settore residenziale. Gli obiettivi principali di questo studio sono stati formulati come segue: (i) fornire una mappatura geografica della distribuzione dei contenitori dei rifiuti solidi in alcune aree del GBA, (ii) selezionare il miglior percorso di raccolta dei rifiuti solidi di quest'area, (iii) eseguire il calcolo dei costi della fase di raccolta per quest'area, (iv) calcolare le emissioni di gas serra derivanti dalla raccolta dei rifiuti di quest'area, (v) selezionare la tecnologia energia da rifiuti adatta per il trattamento dei rifiuti solidi urbani in GBA, (vi) implementare un modello EC per GBA che collega le migliori pratiche di gestione dei rifiuti alla produzione di energia verde. Per raggiungere questi risultati è stato utilizzato il metodo di analisi multicriterio Analytic Hierarchy Process (AHP) che consente di analizzare e valutare diverse alternative per la produzione di energia da rifiuti, monitorandone l’impatto sui diversi attori del processo decisionale, e il Software HOMMER-Pro per identificare parametri economici, elettrici e ambientali utili per la produzione di energia elettrica in GBA. Il modello EC proposto in questo studio apporta grandi vantaggi per lo sviluppo della sostenibilità a lungo termine in GBA, con la riduzione e forse l'evitamento della generazione di rifiuti non riciclabili; con l'ottimizzazione del riciclo degli altri rifiuti; con l’ottimizzazione della fase di raccolta dei rifiuti; con lo sfruttamento dell'elevata percentuale della frazione organica per la produzione di H2 verde; e con l'utilizzo di energia solare fotovoltaica grazie alle lunghe giornate solari in GBA.