PROFILO AMBIENTALE GENERALE DEL SETTORE CERAMICA

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1 PROFILO AMBIENTALE GENERALE DEL SETTORE CERAMICA Introduzione In questo documento sono stati considerati i principali impatti ambientali derivanti generalmente dalla produzione di prodotti in ceramica. Nella considerazione dei potenziali impatti è stato reso in considerazione un tipico processo di produzione, rappresentato in figura 1, partendo dalle materie prime fino ad arrivare al packaging del prodotto finale. I documenti di riferimento, nei quali è presente una descrizione dettagliata del processo, dei potenziali impatti e delle migliorie tecnologiche disponibili per l abbattimento di tali impatti sono i seguenti: Reference document on best available techniques in the Ceramic Manufacturing Industries August 2007 EIPPCB (European Integrated pollution prevention and control bureau). Profile of the Stone, Clay, Glass, and Concrete Products Industry September 1995 EPA Office of Compliance Sector Notebook Project.

2 Il processo Generalmente il termine ceramiche o (prodotti in ceramica) viene usato per definire materiali inorganici (con la possibilità di un certo contenuto organico), fatti di composti non metallici e resi stabili da un processo di cottura (Best Available Techniques of Ceramic Manufacturing Industry, EU 2007). Oltre che i materiali basati sull argilla, delle ceramiche fanno parte una serie di prodotti con una piccola frazione di argilla o che non ne contengono affatto. Le ceramiche possono essere smaltate, non smaltate, porose o vetrificate. La cottura degli oggetti in ceramica induce trasformazioni ad alte temperature dei minerali, che di solito si trasformano in un mix di nuovi materiali in fase vetrosa. Proprietà caratteristiche dei prodotti in ceramica includono un alta resistenza, resistenza all usura, lungo ciclo di vita, inertezza chimica e non tossicità, resistenza al calore e al fuoco, alta resistenza elettrica (di solito), alta porosità specifica (in alcuni casi). I principali step nella produzione di ceramica sono ampiamente indipendenti dal materiale usato e dal prodotto finale. La seguente figura mostra schematicamente un tipico processo di produzione. Il processo è composto da cinque steps: Estrazione delle materie prime Trasporto all impianto Stoccaggio delle materie prime Preparazione delle materie prime Sagomatura (shaping), Essiccazione (drying) Trattamenti superficiali (surface treatment), Cottura e trattamenti finali (firing and subsequent treatment).

3 Aspetti/impatti ambientali In base agli specifici processi di produzione, gli impianti che producono ceramiche possono causare emissioni in aria, in acqua e rifiuti. Inoltre, l ambiente circostante può essere inquinato da rumore e da odori sgradevoli. Il tipo e la quantità di emissioni atmosferiche, di rifiuti e le emissioni in acqua dipendono da differenti parametri. Questi parametri sono, le materie prime usate, gli agenti ausiliari impiegati, i combustibili utilizzati e i metodi di produzione. Particolare attenzione deve essere anche posta su aspetti ambientali indiretti, come l attività estrattiva delle materie prime (soprattutto se effettuata in Paesi in Via di Sviluppo) e il relativo trasporto. Emissioni in atmosfera Le emissioni gassose derivano dalla lavorazione delle materie prime durante fase di essiccazione, calcinazione e cottura, e derivano dai combustibili utilizzati per la produzione di energia. La lavorazione delle argille e di altre materie prime comporta inevitabilmente la formazione di polveri, specialmente nel caso di materie prime asciutte. L essiccazione, (inclusa l essiccazione a spray), la frantumazione, la vagliatura, la miscelazione, possono tutti contribuire alla generazione di polveri sottili, con la necessità di apparecchiatura di estrazione. Le polveri, inoltre, si formano durante la decorazione e la cottura dei prodotti, e durante la lavorazione e le finiture dei prodotti cotti. Le polveri sono uno dei principali inquinanti, in termini quantitativi, del processo di produzione delle ceramiche. Altri emissioni in atmosfera da tenere sotto controllo riguardano gli Ossidi di Carbonio (CO e CO2), gli Ossidi di Azoto (NOx), gli Ossidi di Zolfo (SO2), i composti del Fluoro e del Cloro (HCl e HF in maniera particolare), i composti metallici e I Composto Organici Volatili.

4 Inquinante Particolato Ossidi di azoto (N2O, NO, NO2) Ossidi di zolfo Cloruri/HCl Fluoruri/HF Fonti Principali Preparazione delle materie prime (frantumazione, miscelazione, vagliatura). Essiccazione (soprattutto se a spray). Decorazione e la cottura dei prodotti, e durante la lavorazione e le finiture dei prodotti cotti. NOx termici dovuti alle alte temperature di fusione Zolfo presente nei combustibili Zolfo presente nelle materie prime. I materiali ceramici contengono zolfo sotto forma di pirite (FeS2), gesso, altri solfati e composti organici. Presente come impurità in alcune materie prime, come le argille di formazione marina. Durante la fase di cottura avviene la decomposizione di minerali contenenti cloro. Presente come impurità minore in alcune materie prime. Durante la fase di cottura avviene la decomposizione di minerali contenenti fluoro. Metalli Pesanti (e.g. V, Ni, Cr, Se, Pb, Co, Sb, As, Cd) Biossido di Carbonio Monossido di Carbonio Composti Organici Volatili (COV) Poco presenti. Derivano solo dall uso di particolari pigmenti e vernici. D solito queste vernici sono soggette ad un ciclo di cottura molto breve, che minimizza i rischi di volatilità. Prodotto di combustione. Prodotto di combustione incompleta Prodotti durante la prima fase di riscaldamento. Le stesse materie prime come l argilla contengono materia organica. Composti organici sono aggiunti per una serie di scopi: come agenti leganti, per creare strutture porose, e nei combustibili stessi. Durante la prima fase di riscaldamento può avvenire una carbonizzazione dei composti organici con rilascio si un ampia gamma di COV. Emissioni in acqua L acqua è una materia prima molto importante nell industria della ceramica, ma le quantità usate variano in maniera significativa in base ai settori e ai processi. L acqua aggiunta ai mix

5 di materiali ceramici non comporta problemi di acque di scarico, in quanto viene fatta evaporare nella fase di asciugatura e cottura. Le acque di scarico possono comportare problemi quando i materiali argillosi vengono lisciviati e vanno in sospensione nelle acque di flusso, durante le fasi di manifattura e durante la pulizia delle apparecchiature, ma anche attraverso processi di depurazione dei gas ad umido. Alcuni processi come quello di produzione di mattoni e tegole, prodotti refrattari e tubazioni in argilla vetrificata producono piccole quantità di acque di scarico, sebbene vengano effettuati trattamenti superficiali come la verniciatura e l ingobbo, oppure la macinazione ad umido. Altre acque di scarico derivano dai processi di pulizia delle unità di miscelazione, di verniciatura e di ingobbo e dalla pulizia degli stampi. Nella produzione di argilla espansa, di solito, non vengono generate acque di scarico di processo, ma solo acque di raffreddamento per il forno che vengono trattate attraverso un separatore di oli e ritornano al sistema di raffreddamento. Nella produzione di mattonelle, oggetti ornamentali e sanitari, ceramiche tecniche e tessuti abrasivi, le acque di scarico di processo vengono prodotte dalla pulizia delle unità, nei processi di decorazione e smaltatura. Gli effluenti che derivano dai processi di pulizia contengono, di solito, le stesse materie prime e le sostanze ausiliarie del processo da cui derivano. Nella maggior parte dei casi si tratta di sostanze insolubili in acqua. Le acque di scarico spesso sono caratterizzate da un alta torbidità e colorazione, dovuta alle piccole particelle di argilla in sospensione. Da un punto di vista chimico, le acque di scarico sono caratterizzate dalla presenza di: Solidi sospesi: argille e silicati insolubili in generale Anioni disciolti: solfati Metalli pesanti disciolti e sospesi Boro in piccole quantità Tracce di materia organica (colle e pigmenti) Oltre alle acque di processo, che spesso vengono depurate e riusate in circuiti chiusi, altre emissioni vengono dalle acque di raffreddamento, acque sanitarie e acque meteoriche di dilavamento. Rifiuti I rifiuti (perdite di processo) originati dal ciclo produttivo dei materiali ceramici, per lo più possono appartenere alle seguenti categorie: Diversi tipi di fanghi derivano dal trattamento delle acque di processo usate per la pulizia, per la macinazione ad umido, per la fase di smaltatura. La quantità e la composizione del fango può variare in maniera considerevole in base al processo e alle materie prime utilizzate e può essere soggetta a fluttuazioni. Frammenti di materiale e di oggetti che provengono dalla fase di sagomatura, cottura, e dai trattamenti successivi, materiale refrattario rotto Polveri dai dispositivi di depurazione degli effluenti gassosi Foggie usate Agenti assorbenti usati

6 Rifiuti da packaging (plastica, legno, metallo, carta); Residui solidi (ceneri da combustione) Parte dei rifiuti elencati possono essere riciclati e riusati all interno dell impianto. I materiali che non possono essere riciclati internamente, lasciano l impianto come rifiuto e in alcuni casi possono essere riciclate esternamente. Consumi energetici Tutti i settori dell industria ceramica sono ad alta intensità energetica, in quanto la gran parte dei processi prevede un asciugatura seguita da una cottura a temperature comprese tra gli 800 e i 2000 ºC. Anche la sagomatura degli oggetti è un attività ad alta intensità energetica. Consumi di acqua L acqua è utilizzata in pratica in tutti i processi riguardanti la ceramica, e una buona qualità dell acqua è fondamentale. L acqua è utilizzata per quattro scopi fondamentali: Materia prima per la preparazione degli oggetti Meteria prima per la smaltatura Cottura Raffreddamento Le possibilità di riuso dell acqua deveno tenere conto della qualità richiesta. Consumi di materie prime L industria della ceramica utilizza un ampia gamma di materie prime: principalmente argilla ma anche caolino, materiali argillosi, feldspati, quarzo e altri ancora che vengono di solito estratti in miniere o in cave. Rumore Viene generato in diversi step del processo manifatturiero, soprattutto dai macchinari.

7 SCHEMA DI SINTESI DEI POTENZIALI IMPATTI AMBIENTALI GENERATI NEL SETTORE CERAMICA Fase processo Preparazione marerie prime Emissioni da Materi e prime Corpi ceramici Emissioni in Decorazioni Combustibil Aria Acqua Rifiuti X X X X Sagomatura X X X X Rumore Asciugatura X Decorazione X X X Cottura X X Trattamenti finali X Stoccaggio materiale X