CARATTERISTICHE DEGLI AGGREGATI RICICLATI

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1 SEMINARIO TECNICO Indicazioni per la gestione sostenibile dei rifiuti da costruzione e demolizione e per l utilizzo degli aggregati riciclati Brescia, 23 Febbraio 2018 CARATTERISTICHE DEGLI AGGREGATI RICICLATI Sabrina Sorlini Università degli Studi di Brescia

2 AGGREGATO Materiale granulare utilizzato nelle costruzioni NATURALE (AN) RICICLATO (AR) ARTIFICIALE (AI) Aggregato di origine minerale sottoposto unicamente a lavorazione meccanica Aggregato risultante dalla lavorazione di materiale inorganico utilizzato nelle costruzioni. Aggregato minerale derivante da un processo industriale che implica una modificazione termica o di altro tipo. Fonti: UNI EN 12630, UNI EN 13242, UNI EN

3 ORIGINE AGGREGATO NATURALE (AN) Da giacimenti naturali o dalla frantumazione di rocce AGGREGATO RICICLATO (AR) Da processi di recupero di RIFIUTI DA COSTRUZUIONE e DEMOLIZIONE (C&D) CATALOGO CER Capitolo 17 Rifiuti dalle attività di costruzione e demolizione C.E.R DESCRIZIONE Cemento, mattoni, mattonelle e ceramiche Legno, vetro e plastica Miscele bituminose e catrame di carbone AGGREGATO ARTIFICIALE (AI) Da impianti di (esempi): Incenerimento di rifiuti solidi urbani (ceneri pesanti) Centrali termoelettriche a carbone (ceneri volanti) Industrie di produzione di ferro e acciaio (scorie siderurgiche) Fonderie (sabbie di fonderia) Metalli (incluse le loro leghe) Terra (compreso il terreno proveniente da siti contaminati), rocce e fanghi di dragaggio Materiali isolanti e materiali da costruzione contenenti amianto Materiali da costruzione a base di gesso Altri rifiuti dall attività di costruzione e demolizione Rifiuti misti dell'attività di costruzione e demolizione 2

4 CARATTERISTICHE DEGLI AGGREGATI CARATTERISTICHE FISICHE PARAMETRI FISICI NATURALI (AN) RICICLATI (AR) ARTIFICIALI (AI) * FORMA Tondeggiante Superficie liscia Frastagliata (causa maggior d acqua) assorbimento Frastagliata Struttura spugnosa Superficie ruvida ASSORBIMENTO ACQUA (WA) UNI EN Frazione fine 0,7% -1,2% Grossolana 0,3% -0,5% Frazione fine 6% - 12% Grossolana 1,8% - 3% 0,9 2,5 % MASSA VOLUMICA DEI GRANULI (MV) UNI EN kg/m 3 Inferiore 2100 kg/m 3 >> 2300 (3800) kg/m 3 secondo UNI RESISITENZA ALLA FRAMMENTAZIONE (Los Angeles) UNI EN Rocce molto tenaci LA = 10% Rocce basaltiche LA = 20% Rocce compatte LA = 20-30% Rocce tenere LA 30% Scarsa resistenza ad impatto LA 37% Assimilabile a ROCCE TENERE % * Scoria nera di prima fusione derivante da forno ad arco elettrico (EAF Slag) Fonti: -Tesi sperimentale di dottorato - Alice Toffano, Caratterizzazione petrochimica e petrofisica di materiali inerti secondare da costruzione e demolizione, per la realizzazione di impasti ceramici ordinari e calcestruzzi, Caggiano et al., Calcestruzzi confezionati con AR e cenere volante: risultati di una recente campagna sperimentale, Università di Salerno. - Sabrina Sorlini, Il recupero delle scorie nell edilizia,

5 COMPOSIZIONE CHIMICA PARAMETRO RICICLATO (AR) [mg/kg] CER Rifiuti non pericolosi ARTIFICIALE (AI)* [mg/kg] Silicio Alluminio Calcio Cromo Nichel < ,4 - <70 Solfati Piombo <0, ,2 53,3 Vanadio 5, Ferro 211** Magnesio Potassio Fosforo <0,1 - Sodio dipendono dai diversi materiali presenti nel rifiuto Fonti: - Alice Toffano, Tesi sperimentale di dottorato, Sabrina Sorlini, Il recupero delle scorie nell edilizia, ETEROGENEITA Scoria nera di prima fusione derivante da forno ad arco elettrico (EAF Slag) CER a base di gesso 4

6 COMPOSIZIONE CHIMICA Concentrazione soglia di contaminazione Siti ad uso verde Elemento Valore medio Siti ad uso commerciale pubblico, privato e residenziale [mg kg -1 ed industriale [mg kg ] ] Alluminio [g/kg TS] Calcio [g/kg TS] Ferro [g/kg TS] Potassio [g/kg TS] Sodio [g/kg TS] Silicio [g/kg TS] Magnesio [g/kg TS] Solfati [g/kg TS] Arsenico [mg/kg TS] Bario [mg/kg TS] Cadmio [mg/kg TS] Cloruri [mg/kg TS] Cobalto [mg/kg TS] Cromo [mg/kg TS] Rame [mg/kg TS] Litio [mg/kg TS] Manganese [mg/kg TS] Molibdeno [mg/kg TS] Nichel [mg/kg TS] Fosforo [mg/kg TS] Piombo [mg/kg TS] Antimonio [mg/kg TS] Selenio [mg/kg TS] < Stronzio [mg/kg TS] Vanadio [mg/kg TS] Zinco [mg/kg TS] PCB tot [mg/kg TS] Sum 16 IPA [mg/kg TS] Fonte: -Butera et al., Composition and leaching of C&Dwaste: inorganic elements and organic compound, Danimarca, Elementi PRINCIPALI (g/kg) Elementi in TRACCIA (mg/kg) 4 [1] IPA come Σ dei policiclici aromatici da 25 a 34 Tabella 1 parte IV D.Lgs 152/2006

7 D.M. 05/02/98 e D.M. 186/2006: Procedure semplificate per rifiuti NON PERICOLOSI Art. 3 (D.M. 05/02/98) Le attività, i procedimenti e i metodi di riciclaggio e di recupero di materia individuati nell'allegato 1 devono garantire l'ottenimento di prodotti o di materie prime o di materie prime secondarie con caratteristiche merceologiche conformi alla NORMATIVA TECNICA DI SETTORE o, comunque, nelle forme usualmente commercializzate. In particolare, i prodotti, le materie prime e le materie prime secondarie ottenuti dal riciclaggio e dal recupero dei rifiuti individuati dal presente decreto non devono presentare caratteristiche di pericolo superiori a quelle dei prodotti e delle materie ottenuti dalla lavorazione di materie prime vergini. PRESTAZIONI TECNICHE PRESTAZIONI AMBIENTALI Per le operazioni di recupero R5 (realizzazione di rilevati e sottofondi stradali, massicciate ferroviarie, piazzali industriali, utilizzo per la copertura di discariche per RSU) e R10 (utilizzo per recuperi ambientali) il recupero è subordinato all'esecuzione del test di cessione sul rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al presente decreto 5

8 PRESTAZIONI TECNICHE NORMATIVE DI SETTORE PER LA MARCATURA CE Le normative tecniche di settore per la marcatura CE di aggregati naturali o riciclati nel settore delle costruzioni sono: UNI EN 12620:2013 Aggregati per calcestruzzo UNI Istruzioni per l applicazione della EN PARTE 1: Designazione e criteri di conformità UNI Istruzioni per l applicazione della EN PARTE 2: Requisiti UNI EN 13139:2003 Aggregati per malte UNI EN 13043:2011 Aggregati per conglomerati bituminosi UNI EN :2003 Aggregati leggeri per calcestruzzi e malte UNI EN :2005 Aggregati leggeri per miscele bituminose, trattamenti superficiali e per applicazioni in strati legati e non legati UNI EN 13242:2008 Aggregati per opere civili e stradali UNI EN 13450:2003 Aggregati per massicciate ferroviarie UNI EN :2003 Aggregati grossi per opere idrauliche 19

9 D.M. 203/2003 e Circolare 15/07/2005 n D.M n 203/2003 Impone alle Pubbliche Amministrazioni di soddisfare il proprio fabbisogno annuale di manufatti e beni con una quota non inferiore al 30% di prodotti ottenuti con materiale riciclato Circ. 5205/2005 GPP-Indicazioni per l operatività nel settore edile, stradale e ambientale, ai sensi del D.M 203/ In tale Circolare sono definiti: alcuni dei possibili riutilizzi degli aggregati riciclati caratteristiche tecniche e prestazionali Aggregato riciclato (AR): risulta dal trattamento di rifiuti organici post-consumo derivanti dalla demolizione e manutenzione, anche parziale, di opere edili e infrastrutturali Indica limite di rifiuti inerti nell AR (min 60%-max 100%) 20

10 CIRCOLARE 15/07/2005 n Esempi di possibili riutilizzi degli AGGREGATI RICICLATI A1 Aggregato riciclato per la realizzazione del corpo dei rilevati di opere in terra dell ingegneria civile Allegato C1 A2 - Aggregato riciclato per la realizzazione di sottofondi stradali, ferroviari, aeroportuali, piazzali civili e industriali Allegato C2 A3 Aggregato riciclato per la realizzazione di strati di fondazioni delle infrastrutture di trasporto e piazzali civili e industriali Allegato C3 A4 Aggregato riciclato per la realizzazione di recuperi ambientali, riempimenti e colmate Allegato C4 A5 Aggregato riciclato per la realizzazione di strati accessori aventi funzioni antigelo, anticapillare, drenanti Allegato C5 A6 Aggregato riciclato per il confezionamento calcestruzzi con classe di resistenza Rck 15 MPa UNI Gli aggregati devono essere comunque marcati CE (secondo le UNI). 21

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14 CIRCOLARE 15/07/2005 n Tabella riassuntiva dei LIMITI di ACCETTABILITA per la COMPOSIZIONE delle miscele (% in massa) MATERIALI DEPERIBILI punta ancora di più qualità dei materiali presenti nella miscela! limitata allo 0,1% in massa per tutti gli usi il volume occupato inizialmente da questi materiali dopo la degradazione delle sostanze organiche crea vuoti interstiziali che provocano, nel tempo, cedimenti. ECOCOMPATIBILITA il materiale deve risultare conforme al test di cessione previsto dal D.M 186/

15 CIRCOLARE 15/07/2005 n Fissa le CARATTERISTICHE PRESTAZIONALI degli AR (Allegato C) Il materiale riciclato, per essere considerato idoneo all impiego, deve essere caratterizzato da prove geotecniche di laboratorio per le quali si rimanda alla marcatura CE UNI EN : 2008 Aggregati per materiali non legati e legati con leganti idraulici per l impiego in opere di ingegneria civile e nella costruzione di strade Specifica le proprietà degli aggregati ottenuti mediante: - processo naturale o industriale oppure - riciclati per impiego in opere di ingegneria civile e nella costruzione di strade 28

16 CARATTERISTICHE DEGLI AGGREGATI RICICLATI (AR) I diversi requisiti necessari alla marcatura CE dell aggregato vengono suddivisi in GEOMETRICI, FISICI E CHIMICI Requisiti GEOMETRICI Caratteristica Proprietà Metodo di prova Dimensione dell'aggregato Designazione dimensionale d/d UNI EN Granulometria Tolleranza/categoria G xx UNI EN Forma degli aggregati grossi Coefficiente di appiattimento FI xx UNI EN Indice di forma SI xx UNI EN Contenuto in fini Contenuto in fini f xx UNI EN Qualità dei fini Equivalente in sabbia SE UNI EN Valore di blu di metilene MB UNI EN Esempi: Designazione dimensionale L aggregato deve essere caratterizzato in termini dimensionali mediante l espressione del rapporto d/d in cui d rappresenta la dimensione minima dei grani presenti, mentre D rappresenta la dimensione massima. Indice di forma Il valore dell indice di forma esprime la percentuale di particelle di aggregato di forma allungata, definite dalla norma come non cubiche, sul totale della massa della porzione di prova. 29

17 CARATTERISTICHE DEGLI AGGREGATI RICICLATI (AR) Requisiti FISICI Caratteristica Proprietà Metodo di prova Massa volumica dei granuli Massa volumica dei granuli MV UNI EN Assorbimento d'acqua Assorbimento d'acqua %WA UNI EN Resistenza alla frammentazione Prova Los Angeles LA UNI EN Resistenza alla levigabilità / abrasione / usura Resistenza all'usura (micro Deval) M DE UNI EN Resistenza al gelo/disgelo Resistenza al solfato di magnesio MS UNI EN Resistenza ai cicli gelo-disgelo F UNI EN Durabilità alla reazione alcali-silice Reattività alcali-silice - UNI Stabilità di volume Ritiro per essiccamento %WS UNI EN Esempi: Resistenza a cicli di gelo-disgelo La prova di resistenza al gelo-disgelo consiste nel sottoporre l aggregato a dieci cicli di gelo-disgelo terminati i quali si analizzano gli effetti sui granuli, in relazione soprattutto alla nascita di fessurazioni o eventuali perdite di massa. Resistenza alla frammentazione La resistenza alla frammentazione dell aggregato grossolano viene ottenuta mediante il test Los Angeles, che consiste nel valutare quanta frazione fine viene prodotta ponendo l aggregato a contatto con una carica di sfere di acciaio. 30

18 CARATTERISTICHE DEGLI AGGREGATI RICICLATI (AR) Requisiti CHIMICI Caratteristica Proprietà Metodo di prova Contenuto di cloruri solubili in acqua C UNI EN Contenuto di cloruri solubili in acido - UNI EN Composizione e contenuto Contenuto di solfati solubili in acqua - UNI EN Contenuto di solfati solubili in acido As UNI EN Contenuto di zolfo totale S UNI EN Contenuto di carbonato %CO 2 UNI EN Solubilità dei componenti in acqua Solubilità dei componenti in acqua - UNI EN Perdita di massa dopo ignizione Perdita di massa dopo ignizione - UNI EN Contenuto di calce libera Contenuto di calce libera - UNI EN Disintegrazione del silicato dicalcico - UNI EN Costituenti che influenzano la stabilità di Disintegrazione del ferro - UNI EN volume di scorie raffreddate con aria Espansione delle scorie - UNI EN Influenza sul tempo di inizio presa del cemento Influenza sul tempo di inizio presa del cemento A UNI EN Sostanza umica - UNI EN Componenti che alterano la velocità di presa e Acido fulvico - UNI EN di indurimento del calcestruzzo Contenuto di contaminanti leggeri m LPC UNI EN Contaminanti organici (metodo malta) - UNI EN Eluato per dilavamento aggregati Eluato per dilavamento aggregati - UNI EN N.B. L attenzione della normativa europea nei confronti di aggregati di riciclo è testimoniata dal fatto che la norma UNI EN , che raggruppa la grande maggioranza dei requisiti chimici degli aggregati, nella parte conclusiva, descriva le metodiche di analisi di alcuni parametri da valutare solo per aggregati di origine 31 non naturale.

19 TEST di CESSIONE COMPATIBILITA AMBIENTALE Per il recupero diretto (massicciate ferroviarie, recuperi ambientali, etc.), i rifiuti devono essere sottoposti a test di cessione (secondo la metodica UNI EN ) e rispettare i limiti imposti dal DM 186/2006 (modifica al DM 5/2/98) sulla lisciviazione di alcuni composti inquinanti. 14

20 Metodica UNI EN La granulometria del campione deve presentare almeno il 95% di frazione passante allo staccio da 4 mm. Il rapporto liquido/solido deve essere pari a 10 L/kg. La durata del contatto tra rifiuto e agente lisciviante (acqua demineralizzata) deve essere pari a 24 ore. TEST DI CESSIONE DM 5 febbraio 1998 smi con DM 186/2006 Allegato 3 Dopo le 24 h, si lascia decantare per almeno 15, si filtra e il lisciviato sottoposto a caratterizzazione chimica. 8

21 TEST DI CESSIONE DM 186/2006 Il DM 186/2006 definisce le concentrazioni di inquinanti che devono essere rispettate affinché il rifiuto possa essere recuperato. Parametri U.M. Conc. limite Nitrati mg/l 50 Fluoruri mg/l 1,5 Solfati mg/l 250 Cloruri mg/l 100 Cianuri µg/l 50 Bario mg/l 1 Rame mg/l 0,05 Zinco mg/l 3 Berillio µg/l 10 Cobalto µg/l 250 Nichel µg/l 10 Parametri U.M. Conc. limite Vanadio µg/l 250 Arsenico µg/l 50 Cadmio µg/l 5 Cromo totale µg/l 50 Piombo µg/l 50 Selenio µg/l 10 Mercurio µg/l 1 Amianto mg/l 30 COD mg/l 30 ph - 5,5-12 9

22 TEST DI CESSIONE DM 186/2006 PARAMETRI CRITICI NATURALE (AN) RICICLATO (AR) CER Rifiuti non pericolosi ARTIFICIALE (AI)* CONCENTRAZIONE LIMITE (DM 186/2006) ph 8,4 7,9 11,9 10,4-10,5 5,5-12 Cromo [μg/l] <10 < Solfati [mg/l] 0, ,5-5,7 250 Vanadio [μg/l] Nichel [μg/l] <10 2-9,8 <5 10 Selenio [μg/l] <10 0,2 - <10 <5 10 Piombo [μg/l] <10 <5-79 < Cloruri [mg/l] 1, <1 1,6 100 COD [mg/l] < <15 30 * Scoria nera di prima fusione derivante da forno ad arco elettrico (EAF Slag) Fonti: - Riccardo Rossini, Sabrina Sorlini, Valutazione degli aspetti ambientali nel recupero di scorie d acciaieria nel settore delle costruzioni, Dati gestori cave. 10

23 TEST DI CESSIONE DM 186/2006 ELEMENTO U.M Gestore 1 Gestore 2 LIMITI Nitrati [mg/l] 8,5-18,9 <5 50 Fluoruri [mg/l] 0,1-0,92 0,1-0,8 1,5 Solfati [mg/l] 9, ,8 250 Cloruri [mg/l] 1-31 <5 100 Cianuri [μg/l] 0,05-25 <10 50 Bario [mg/l] 0,1-0,21 0,01-0,07 1 Rame [mg/l] 0,01-0,093 <0,01 0,05 Zinco [mg/l] 0,01-0,092 0,01-0,03 3 Berillio [μg/l] 1-5 <1 10 Cobalto [μg/l] 1,22-10 <5 250 Nichel [μg/l] 2-9,8 <5 10 Vanadio [μg/l] , Arsenico [μg/l] 5-10 <5 50 Cadmio [μg/l] 1-3 <1 5 Cromo totale [μg/l] Piombo [μg/l] 5-79 <5 50 Selenio [μg/l] 1-5 <10 10 Mecurio [μg/l] 0,5-1 <1 1 Amianto [mg/l] - <1 30 Fonte: -Dati gestori cave. COD [mg/l] 12,2-43, ,6 30 ph 9,2-11,9 7,9-10,9 5,5-12

24 TEST DI CESSIONE (EN ; L/S=2) SOLFATI Misti Solfati rilascio evidente in campioni con GESSO E MATERIALI CERAMICI, LATERIZI CLORURI Cloruri possono presentare un rilascio elevato sia per effetto della presenza nel CEMENTO sia per rilascio da MATERIALI CERAMICI Cls Misti Cromo parametro critico CROMO Calcestruzzo presenza di CEMENTO e ph BASICO Campioni CLS Campioni MISTI Campioni CLS Materiali ceramici ARGILLA utilizzata in fase di produzione dei materiali stessi 11 - Butera et al., Composition and leaching of C&Dwaste:

25 TEST DI CESSIONE (EN ) CALCIO Calcio rilasciato in misura elevata: sia in campioni costituiti da CLS sia in materiali con MURATURA Misti Vanadio Rilasci generalmente contenuti però: VANADIO parametro critico in campioni con materiali CERAMICI e LATERIZI argille primarie per la produzione nei pigmenti di rivestimento ph ph Valori compresi tra 11 e 13 Campioni cls recente preconfezionato ph più elevato per la presenza di Ca (OH) 2 bassi livelli di carbonatazione CLS MISTI CLS

26 RECUPERO NELLE OPERE STRADALI TEST DI CESSIONE - IN SITU Opere stradali e geotecniche Valutare il comportamento di rilascio degli inquinanti : Nella condizione IN SITO a seguito di COMPATTAZIONE Aumento densità del materiale Investigare se tale fenomeno possa influenzare il rilascio PRIMA Rilascio elevato di: SOLFATI in tutti i materiali composti da gesso e materiali ceramici CROMO nei materiali con cls frantumato e in C& D misti (ceramici e malte) CLORURI dovuti alla presenza di sale antighiaccio nei mesi invernali (fino a mg/l) DOPO SOLFATI e CROMO C&D misti (ceramici) C&D da cls (cementizi) < Rilascio > Rilascio > Incremento FRAZIONE FINE dopo compattazione per i materiali con componenti cementizie 13

27 ECOCOMPATIBILITÀ COMPATIBILITA AMBIENTALE Per il recupero diretto (massicciate ferroviarie, recuperi ambientali, etc.), i rifiuti devono essere sottoposti a test di cessione (secondo la metodica UNI EN ) e rispettare i limiti imposti dal DM 186/2006 (modifica al DM 5/2/98) sulla lisciviazione di alcuni composti inquinanti. ECOCOMPATIBILITA Nel 2013, l Istituto Superiore di Sanità ha emanato un Parere sulla «Classificazione dei rifiuti ai fini dell attribuzione della caratteristica di pericolo H14 Ecotossico» che, pur non essendo cogente, rappresenta un analisi interessante sulla possibile ecotossicità dei rifiuti.

28 TEST DI ECOTOSSICITA Il Parere dell Istituto Superiore di Sanità suggerisce di verificare l eventuale caratteristica di ecotossicità di un rifiuto attraverso la determinazione dell effetto inibitorio di: Batteri luminescenti (Vibrio fischeri) tossicità acuta Alghe verdi unicellulari (Pseudokirchneriella sub-capitata) tossicità cronica Crostacei (Daphnia Magna) tossicità acuta Daphnia Magna L eluato prodotto tramite il test di cessione viene posto in contatto con le specie sopra riportate per al fine di determinare l eventuale effetto inibitorio sul loro sviluppo / vita. 15

29 SIGNIFICATIVITA DEI TEST DI CESSIONE Aspetti ambientali Italia (D.lgs 152/2006 e D.M. 186/2006) Non legata (es. sottofondi stradali) Forma di recupero Legata (es. calcestruzzo) Nuovi test di cessione 1. ph dependence CEN Percolation test CEN Monolith test CEN Analisi di rischio Europa Test di cessione Limiti uguali per qualsiasi scenario di recupero in forma non legata Parametri U.M. Scenario Z2 Scenario Z0 Arsenico μg/l 60 14

30 ANALISI DI RISCHIO Direttiva 2008/98/CE introduce il concetto di End of Waste Criterio End-of-Waste per i rifiuti da C&D Consiglio dei Ministri Nordico, 2016 Scopo: proteggere il suolo, le acque superficiali e profonde (RECEPTOR) da sostanze che potrebbero essere rilasciate da materiale da C&D reinserito nell ambiente (SOURCE) I criteri dovrebbero includere valori limite sia in termini di contenuto che di lisciviazione, in grado i tutelare la salute dell uomo e la qualità dell ambiente (qualità di acqua e suolo) Criteri test di cessione coerenti con EN «Characterization of waste Methodoloy for the determination of the leaching behaviour of waste under specified conditions» Valutazione SCENARI REALI: valutando lo scenario peggiore di utilizzo senza limiti e restrizioni si otterranno valori limite di lisciviazione così rigidi che solo pochi, se non nessuno, degli aggregati riciclati potranno soddisfarli. Modello Concettuale di Analisi di Rischio Rispetto dei limiti di qualità al Punto di Conformità (POC)

31 GRAZIE DELL ATTENZIONE