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ⓘ Inertizzazione dei rifiuti




                                     

ⓘ Inertizzazione dei rifiuti

L’ inertizzazione dei rifiuti consiste nellinglobamento di sostanze inquinanti in una matrice inerte, tramite un processo chimico e/o fisico. Lobiettivo è diminuire il potenziale inquinante e la pericolosità dei rifiuti, rendendoli quindi idonei alle successive fasi: smaltimento in discarica per rifiuti non pericolosi, oppure recupero.

I processi di inertizzazione possono essere così suddivisi:

  • Stabilizzazione o solidificazione, ottenuta con reagenti organici
  • Stabilizzazione o solidificazione, ottenuta con leganti idraulici a base di reagenti inorganici
  • Vetrificazione e vetroceramizzazione "distruzione termica del rifiuto".
                                     

1. Processi di stabilizzazione o solidificazione

La stabilizzazione è la fase che converte chimicamente i contaminanti nella loro forma meno solubile, meno mobile e meno tossica. La fase di solidificazione li fissa strutturalmente in un materiale solido inerte, diminuendo la possibilità di dispersione nellambiente.

                                     

1.1. Processi di stabilizzazione o solidificazione Vantaggi

  • possibilità di recupero di alcuni materiali inertizzati.
  • ampia variabilità chimica dei rifiuti trattabili
  • controllo delle proprietà del prodotto finale, resistenza, permeabilità e altre proprietà fisiche attraverso il dosaggio dei reagenti
  • disponibilità ed economicità del cemento e di altri additivi
  • tecnologia di riferimento ampiamente consolidata
  • facile reperibilità delle apparecchiature necessarie
                                     

1.2. Processi di stabilizzazione o solidificazione Svantaggi

  • aumento della massa finale del rifiuto da smaltire.
  • alcuni inquinanti influenzano la" presa” del cemento e possono richiedere pretrattamenti con cementi speciali o additivi costosi
  • se il processo non ha corretti dosaggi, il materiale inerte ottenuto può essere attaccato dagli acidi e rilasciare gli inquinanti fissati
                                     

1.3. Processi di stabilizzazione o solidificazione Calce

La matrice cementizia è costituita da calce e materiali pozzolanici che manifestano una grande affinità per lo scambio ionico.

                                     

1.4. Processi di stabilizzazione o solidificazione Argilla

I minerali argillosi vermiculite, bentonite hanno spiccata attitudine allo scambio di cationi ed elevata superficie specifica, atti alla cattura e al fissaggio degli ioni inquinanti del rifiuto.

Parametri di processo di stabilizzazione/solidificazione Per ottenere prodotti inertizzati con caratteristiche meccaniche e chimiche ottimali si agisce, sui seguenti parametri:

  • Nelle fasi di reazione e maturazione: pH, tempi di presa, contenuto daria, temperatura e umidità
  • Nella fase di miscelazione: concentrazione dei reagenti, consistenza dellimpasto in particolare tramite regolazione del contenuto dacqua, tempi di mescolamento

Si devono evitare in particolare, durante il processo: l’ essudazione acqua in eccesso che riaffiora in superficie, la stratificazione del rifiuto nellimpasto per differenza di peso specifico, l’ espansione e il ritiro possono provocare fessurazione del prodotto finale.



                                     

1.5. Processi di stabilizzazione o solidificazione Effetti degli inquinanti sul processo

Gli inquinanti possono influire negativamente nella formazione di matrice, rallentando o inibendo i normali processi di idratazione. È necessario caratterizzare adeguatamente i rifiuti prima dellinertizzazione, per individuare in particolare elementi le sostanze inquinanti critici, quali ad esempio i sali di metalli pesanti, i metalli solubili a pH elevati, il mercurio e il cromo esavalente, gli inquinanti organici, alcune specie anioniche. Una volta individuati, si possono aggiungere opportuni additivi in grado di immobilizzare tali sostanze.

                                     

1.6. Processi di stabilizzazione o solidificazione Stabilizzazione o solidificazione con reagenti organici

Si utilizzano come reagenti:

  • Sostanze termoplastiche in grado cioè di rammollire o indurire al variare della temperatura: sono materiali organici polimerici in grado di fissare meccanicamente gli inquinanti, ad esempio asfalto, bitume, paraffina, polietilene, polipropilene, nylon.

Il trattamento consiste nella miscelazione a temperature superiori a 100 °C del rifiuto, precedentemente essiccato. La miscela viene poi lasciata raffreddare e solidificare.

  • Composti macroincapsulanti. Le particelle inquinanti vengono prima agglomerate da resine termoindurenti ad esempio resine polibutadieniche fuse, quindi si esegue una incapsulazione in resine termoplastiche ad esempio polietilene ad alta densità fuso, formando una struttura finale composta, avente resine organiche di diversa natura. Il processo richiede costi elevati.
  • Polimeri organici: urea, formaldeide è il più comune, poliestere, melammina, resine fenoliche. In presenza di un catalizzatore, il reagente polimerizza, incapsulando meccanicamente il rifiuto nella struttura polimerica; non cè reazione chimica, ma il rifiuto resta intrappolato in una massa spugnosa.

I processi a base di reagenti organici fissano i contaminanti attraverso un meccanismo fisico. Sono potenzialmente efficaci in particolare per rifiuti e terreni contaminati, ma le applicazioni in scala reale sono limitate per i costi elevati. Si tratta di processi sviluppati, in origine, per lo smaltimento in sicurezza di rifiuti a bassa radioattività.



                                     

2.1. Processi di vetrificazione e vetroceramizzazione Vetrificazione

La vetrificazione trasforma il rifiuto in una massa solida vetrosa inerte di tipo amorfo. I rifiuti vengono fusi ad una temperatura superiore a 1300 °C, così da ottenere una matrice vetrosa fusa, costituita in gran parte da componenti del sistema SiO 2 –Al 2 O 3 –CaO e da ossidi di metalli alcalini.

I parametri di controllo del processo sono:

  • Composizione: in particolare, per regolare il tenore degli ossidi di silicio e alluminio, al fine di ottimizzare la fusibilità, la lavorabilità e il processo di cristallizzazione, si possono aggiungere materiali quali il rottame di vetro, la dolomite, ecc.
  • Temperatura

Gli inquinanti presenti nei rifiuti possono causare differenti effetti negativi sul processo:

  • Il materiale organico può provocare la riduzione degli ossidi dei metalli pesanti, attraverso fenomeni quali evaporazione, bassa solubilità, alta densità, precipitazione.
  • I solfati poco solubili nella massa vetrosa possono originare ossidi di zolfo nelle emissioni
                                     

2.2. Processi di vetrificazione e vetroceramizzazione Vetroceramizzazione

La vetroceramizzazione è la cristallizzazione controllata del materiale vetrificato, al fine di conferire al prodotto finale migliori caratteristiche meccaniche, tecnologiche e di resistenza chimica.

Viene condotta attraverso un riscaldamento controllato, controllando il processo mediante azione sui seguenti parametri:

  • Tempi di riscaldamento
  • Temperatura
  • Composizione: si possono aggiungere eventuali agenti, ad esempio nucleanti, come il TiO2
                                     

2.3. Processi di vetrificazione e vetroceramizzazione Vantaggi

I principali vantaggi della vetrificazione si possono così riassumere:

  • Flessibilità del processo che permette di trattare numerosi tipologie di rifiuti: fanghi, ceneri volanti, rifiuti solidi, spesso senza necessità di processi di trattamento preliminare grazie al fatto che non ci sono stretti limiti composizionali delle materie prime necessarie ad ottenere lo stato vetroso
  • Stabilizzazione di quasi tutti gli elementi e dei relativi ossidi
  • Costo del trattamento relativamente contenuto e talvolta meno oneroso della messa a dimora in discarica;
  • Distruzione delle sostanze organiche presenti con unefficienza elevata
  • Immobilizzazione totale dei metalli pesanti e di eventuali elementi radioattivi in uno stato di elevata durabilità chimica e di non lisciviabilità rispetto alla maggior parte degli agenti chimici e biologici. I prodotti di vetrificazione e di vetroceramizzazione, sottoposti a test di lisciviazione, presentano livelli di rilascio di sostanze pericolose molto inferiori alle soglie di sicurezza fissate dalle normative vigenti.
  • Riduzione di volume del rifiuto.
  • Possibilità di riutilizzo del prodotto finale in alternativa al conferimento in discarica, ad esempio per sottofondi stradali, aggregati di drenaggio, riempitivo per costruzioni, pavimentazioni industriali, opere di contenimento, ecc.


                                     

3. Applicazioni

Il processo di inertizzazione si applica in particolare ai rifiuti speciali contenenti inquinanti, prevalentemente inorganici.

Tali rifiuti provengono, nella maggioranza dei casi, dai seguenti settori:

  • Industrie tessili e tintorie. Esempi: residui da sedimentazione primaria, fanghi da impianti di depurazione
  • Industrie metallurgiche. Esempi: scorie di fusione, polveri da abbattimento fumi
  • Dragaggio di fanghi
  • Trattamenti chimici. Esempi: residui solidi da bagni di nitrurazione e cementazione
  • Produzione di acetilene. Esempio: fanghi di idrossido di calce
  • Industrie fotografiche. Esempi: bagni di sviluppo e stampa
  • Industria ceramica. Esempi: fanghi da sedimentazione e da chiarificazione acque; polveri da abbattimento fumi
  • Centrali termoelelettriche e impianti di termoutilizzazione rifiuti. Esempi: ceneri di combustione; scorie da trattamento fumi
  • Trattamento superficiale dei metalli. Esempi: fanghi da trattamento di acque di lavaggio da cromatura, nichelatura, ramatura.
  • Lavorazione dei metalli. Esempi: fanghi originati da operazioni di neutralizzazione di bagni acidi, trattamento di bagni alcalini o bagni di fosfatazione, chiarificazione di acque di lavaggio, abbattimenti in cabina di verniciatura
  • Bonifica di terreni
  • Industria estrattiva. Esempio: scorie e fanghi di flottazione

Esistono varie applicazioni industriali dei processi di stabilizzazione/solidificazione, spesso coperte da brevetto

Le principali applicazioni su scala industriale dei processi di vetrificazione/vetroceramizzazione sono:

  • Trattamento delle scorie e delle ceneri da termoutilizzazione dei rifiuti.

La tecnologia di vetrificazione è ormai affermata e in continua crescita: le proprietà del materiale trasformato e i costi di processo sono tali da renderla competitiva ad altre metodologie di trattamento

La stabilizzazione/solidificazione è lapplicazione più diffusa su scala industriale, grazie al basso costo dei reagenti, alla semplicità della tecnologia, ai contenuti costi di investimento e alla facile realizzazione e gestione degli impianti.