Respirometria dinamica UNI 11184:2016 - Stabilità biologica dei rifiuti

Una delle principali destinazioni d’uso alternative dei rifiuti organici è rappresentata dalla produzione di compost finalizzata all’utilizzo in agronomia. In questo caso l’efficienza del processo di compostaggio può determinare la qualità del prodotto finale e l’idoneità del suo utilizzo in campo agronomico.

Nel primo caso la determinazione della stabilità biologica dei rifiuti conferiti in discarica (pre o post trattamento di stabilizzazione) è elemento essenziale per garantire il rispetto della progressiva diminuzione della frazione organica conferita e per la verifica dell’efficienza dei processi di pretrattamento. Nel secondo caso invece, la determinazione della stabilità biologica rappresenta una misura diretta dell’efficacia del processo di compostaggio adottata e della conseguente idoneità all’utilizzo agronomico del compost.

La norma UNI 11184:2016 - Rifiuti e combustibili ricavati da rifiuti - Determinazione della stabilità biologica mediante l'Indice di Respirazione Dinamico (IRD) - , che ha sostituito nel 2016 la precedente UNI/TS 11184:2016, definisce un metodo per la determinazione della stabilità biologica dei rifiuti e dei combustibili ricavati da rifiuti mediante l’Indice di Respirazione Dinamico (IRD). Tale metodo è divenuto il punto di riferimento per la determinazione della stabilità biologica dei rifiuti e del compost.

Il metodo prevede la misurazione dell’attività respiratoria della matrice organica in ambiente aerobico, tendendo a replicare in laboratorio le condizioni effettive in impianto di trattamento. L’Indice Respirometrico Dinamico (IRD) è il risultato della prova respirometrica dinamica e rappresenta il consumo orario di ossigeno causato dall’ossidazione dei composti organici facilmente biodegradabili - messa in atto dai microorganismi che si nutrono di questi stessi composti.

Un sistema in grado di determinare l’indice respirometrico dinamico (IRD) è costituito fondamentalmente da due componenti:

• Reattore adiabatico: costituito da un contenitore a chiusura ermetica in cui è posizionato il campione di materia ed in cui avviene il processo oggetto di analisi respirometrica. Il reattore deve essere dotato di manometro per la verifica della tenuta e deve essere costruito in modo tale da forzare il passaggio dell’aria attraverso la materia prima dell’uscita dal reattore stesso.
• Sistema di misura, registrazione e gestione dei dati: questo componente a sua volta deve contenere:

1. Un sistema di misurazione e controllo dell’erogazione d’aria nel campione;
2. Tre sonde per la misura della temperatura: quella dell’aria in ingresso al reattore, quella della matrice organica in esame e quella dell’aria in uscita dal reattore;
3. Sonda di misura dell’ossigeno in uscita dal reattore;
4. Sistema di acquisizione, registrazione ed elaborazione dei dati.

I due componenti sono collegati pneumaticamente, in modo da consentire la regolazione della portata e le misure richieste dalla norma stessa.

La registrazione dei dati deve avvenire per almeno 4 giorni (5 giorni nel caso in cui dopo il quarto giorno l’Indice Respirometroco Dinamico (IRD) presenti ancora un andamento costante o crescente). I parametri vengono acquisiti ogni 60 secondi e con cadenza oraria si determina l’Indice Respirometrico Dinamico Orario (IRDh). Il valore finale dell’Indice Respirometrico Dinamico (IRD) viene calcolato individuando il valore dell’indice più alto in tutta la durata della prova e i 23 valori più alti prossimi a questo; la media dei 24 valori individuati rappresenta l’Indice Respirometrico Dinamico (IRD) finale.

Per la determinazione dell’indice respirometrico sono necessari alcuni parametri chimico/fisici del campione, oltre a quelli misurati nell’arco della prova, parametri che permettono di calcolare l’Indice Respirometrico Dinamico Reale (IRDR) e l’Indice Respirometrico Dinamico Potenziale (IRDP):

• Solidi volatili nel campione: frazione solida del campione che volatica in seguito a combustione a 550°C;
• Peso del campione: può essere tal quale (per il calcolo dell’Indice Respirometrico Dinamico Reale (IRDR)) o normalizzato (per il calcolo dell’Indice Respirometrico Dinamico Potenziale (IRDP));
• Umidità del campione: anch’essa può essere riferita al campione tal quale o al campione normalizzato per il calcolo di, rispettivamente, IRDR o IRDP.

Solitamente, l’andamento della prova presenta un'iniziale fase di lag, caratterizzata da un basso indice costante nel tempo; in una seconda fase ci si può aspettare un incremento esponenziale dell’indice dovuto allo sviluppo della flora microbica necessaria all’avvio del processo, la terza fase (di principale interesse per la determinazione dell’indice finale) vede invece la stabilizzazione dell’indice dovuta all’equilibrio fra lo sviluppo e morte di microrganismi; la fase finale vede invece una diminuzione dell’indice dovuta alla progressiva riduzione di sostanza facilmente biodegradabile. L’andamento tipico della prova è rappresentato nel seguente grafico:

I risultati della prova possono essere riassunti nella seguente tabella, riportante la corrispondenza fra IRDP e caratteristiche del materiale sottoposto ad analisi.