STAZIONE SPERIMENTALE DEL VETRO

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1 Rivista della STAZIONE SPERIMENTALE DEL VETRO Progetto VALIRE VALorization of Incinerator REsidues Mid Term Seminar Murano, 25 novembre 2011 Prima parte

2 RIVISTA della STAZIONE SPERIMENTALE DEL VETRO gennaio-febbraio n. 1 vol. 42 sommario In questo numero... 2 Editor's Note Riassunti... 3 Studi Riassunti... 4 Nuove Summaries soluzioni per la valorizzazione di scorie e ceneri volanti prodotte dagli inceneritori di rifiuti solidi urbani... 5 New solutions for the valorization of glassy residues produced Presentazione by municipal waste incinerators...13 Sandro Hreglich, Roberto Falcone, Antonio Tucci, Nicola Progetto Favaro, VALIRE Paolo Bertuzzi,... Piero Ercole, 6 Lodovico The VALIRE Ramon Project Presentation Piero Ercole Sistemi avanzati di recupero termico per forni da vetro. Sistema ibrido rigenerativo-recuperativo Centauro Alessandro Mola, Paolo Bortoletto, Giampaolo Bruno, Studi Ernesto Cattaneo, Augusto Santero Caratterizzazione chimico-fisica e riutilizzo tramite vetrificazione Il Capitolare degli di ceneri Specchieri e scorie del da 1764 inceneritore... RSU The Paolo chemical-physical Zecchin characterization and re-use of fly ashes and bottom ashes from MSW incinerators Roberto Falcone, Sandro Hreglich Borsa Macinazione di e Studio separazione delle scorie in due frazioni. Impiego della più fine per neutralizzare Giuseppe Breviari correnti acide di scarto Bottom ash milling and separation in two fractions. Use of the finest one for the neutralization of the waste acid solution Agenda Piero Ercole Utilizzo della frazione grossolana delle scorie trattate nella produzione di gres porcellanato Ceramic International mixtures containing Commission incinerator on slag Glass in the production of glazed porcelain tiles Michele Valla Dal mondo del vetro a cura di Elisabetta Barbini Cultura del vetro Vetro Murrino, da Altino a Murano Culture of Glass Exhibition Vetro Murrino, da Altino a Murano Agenda Direttore responsabile Antonio Direttore Tucci responsabile Antonio Tucci Redazione Elisabetta RedazioneBarbini Elisabetta Barbini Impaginazione e grafica Betti Impaginazione Bertoncelloe grafica Betti Bertoncello Direzione e Redazione - Proprietà Stazione Direzione Sperimentale e Redazione del - Proprietà Vetro Via Stazione Briati Sperimentale Murano del Vetro (VE) Tel.: Via Briati Murano (VE) Fax: Tel.: Fax: / / Autorizzazione del Tribunale di Venezia n.271 in data R.O.C. Autorizzazione 3913 del Tribunale di Venezia n. 271 in data R.O.C Rivista Associata alla Unione Stampa Rivista Associata Periodica alla Italiana Unione Stampa Periodica Italiana Istruzioni per gli Autori Istruzioni per gli Autori La Rivista pubblica, ricerche ed esperienze sulla tecnologia La Rivista e pubblica sulla scienza, del ricerche vetro e ed i materiali esperienze ad sulla esso collegati. tecnologia Chiunque e sulla scienza può mandare del vetro elaborati, e dei materiali memorie, ad esso ecc. La collegati. Redazione Chiunque si riserva può o mandare meno la elaborati, loro pubblicazione. memorie ecc. I La testi, Redazione corredati si da riserva un breve o meno riassunto la loro di pubblicazione. circa dieci righe, in italiano I testi, corredati e inglese, da dovranno un breve riassunto pervenire di in circa forma dieci elettronica righe, in (preferibilmente italiano e inglese, in dovranno Microsoft pervenire Word). in forma elettronica Immagini (preferibilmente e tabelle in Microsoft dovranno Word). essere in file separati: le immagini Immagini preferibilmente e tabelle dovranno in formato essere tif in o jpg file (minimo separati: 300 le dpi); immagini le tabelle preferibilmente in Microsoft in formato Excel o tif Microsoft o jpg (minimo Word. 300 La Rivista dpi); le diventa tabelle proprietaria in Microsoft dei Excel lavori o Microsoft pubblicati Word. e questi La non Rivista possono diventa essere proprietaria riprodotti dei altrove lavori senza pubblicati autorizzazione. e questi I non testi possono accettati essere per riprodotti la pubblicazione altrove senza saranno autorizzazione. considerati definitivi. I testi accettati Eventuali per sostanziali la pubblicazione variazioni saranno dovranno considerati essere concordati definitivi. Eventuali con la Redazione. sostanziali variazioni dovranno essere La concordate Direzione con è estranea la Redazione. alle tesi sostenute nei loro articoli dai La Direzione singoli è collaboratori. estranea alle tesi Questi sostenute assumono nei loro la articoli piena responsabilità dai singoli collaboratori. dei loro scritti. Questi assumono la piena È responsabilità vietata la riproduzione, dei loro scritti. anche parziale, dei testi e delle illustrazioni È vietata la riproduzione, senza la preventiva anche parziale, autorizzazione dei testi e delle della Redazione. illustrazioni senza la preventiva autorizzazione della Redazione. 1

3 in questo numero La Commissione Europea ha da tempo dato grande attenzione e promosso iniziative per soluzioni ai problemi I ambientali, rivestimenti nella nanometrici convinzione, (coating) da molti conferiscono condivisa, che un notevole orientamento valore ecocompatibile aggiunto al e vetro un approccio piano utilizzato concreto ed ecosostenibile alle tematiche ambientali sia il motore di progresso, sviluppo e occupazione. Allo scopo, sono in stati edilizia destinati e in provvedimenti altri settori e industriali. risorse a tutte Da le tempo iniziative gli sforzi che hanno dei produttori portato ai vari sono framework indirizzati settennali a migliorare che si le sono proprietà succeduti tecnologiche negli ultimi decenni. del vetro piano per edilizia per aumentare l efficienza delle vetrate in termini di comfort abitativo e risparmio energetico. Questi miglioramenti tecnologici sono ottenuti attraverso Tra l applicazione questi, figura di il film Programma (o strati) Life+, sottili destinato nanometrici a promuovere (coating) e sostenere sulla superficie progetti del non vetro tanto di attraverso ricerca, quanto diverse realizzazione industriale innovativa di impianti basati sui principi sopra ricordati, di soluzioni cioè coordinate ed ecosostenibili tecniche di deposizione. ai problemi legati alla salvaguardia ambientale; non è necessario, come per altre misure di sostegno promosse In questo dalla primo CE, articolo realizzare della un iniziativa Rivista (2011): con più I partner fi lm sottili europei, (coating) ma il requisito su vetro: principale caratteristiche, è che l idea materiali proposta e abbia metodologie poi concrete di analisi prospettive (Daneo, di realizzazione Falcone, Sommariva, industriale su Vallotto) vasta scala. a pagina 5, vengono descritti i materiali utilizzati per i coating, le principali tecniche di deposizione e vengono illustrati i vantaggi e i limiti delle Il Progetto VALIRE (VALorization of Incinerator REsidues), presentato dai due partner italiani SASIL e SSV, è stato tecniche accettato analitiche e finanziato oggi maggiormente perché si ripromette utilizzate di verificare, per questo in modo tipo originale di indagini. e precedentemente non affrontato, l operatività e l economicità di un impianto destinato a recuperare, trattare e riutilizzare i rifiuti e le scorie dei forni di Il secondo incenerimento articolo dei a rifiuti firma solidi Mognato, urbani. Barbieri, Nembro, Pace: Una semplice tecnologia per proteggere il vetro durante l attività di cantiere (pagina 15), ha come obiettivo la valutazione dell effetto, in termini Il progetto è triennale, con scadenza alla fine del Nel novembre 2011 è stato organizzato a Murano uno workshop di resistenza, per illustrare della tecnologia a tutti i soggetti proposta, interessati utilizzata le conclusioni per rimuovere dei primi i difetti 18 sulla mesi di superficie attività. In di questo pannelli e nel di prossimo vetro, mediante numero prove della meccaniche. nostra Rivista Le vengono prove sono presentati state i condotte risultati delle secondo esperienze la norma condotte, UNI EN discutendone :2001 gli esiti su pannelli e le prospettive. in vetro temprato termicamente e su pannelli di vetro stratificato; i dati ottenuti sono stati elaborati al fine di valutare la resistenza meccanica delle lastre di vetro, dopo trattamento di abrasione e levigatura, secondo la tecnologia proposta da Vetrocare. Nel nostro consueto spazio storico presentiamo l articolo del Prof. Fiori: Vetro musivo del VI secolo The European Commission has for a long time paid much attention to environmental problems and has promoted various dagli scavi initiatives della to Basilica try to solve di San them. Severo This a is Classe because (Ravenna), an eco-friendly a pagina guideline 22. and a concrete and eco-sustainable Lo o approach di tessere to environmental musive provenienti issues are widely dagli scavi deemed della as motive Basilica of progress, di San Severo development a Classe and ha employment. costituito For l occasione this purpose, per un many confronto measures fra have le caratteristiche been taken and dei fi vetri nancial musivi resources delle assigned chiese ravennati to the various e la produzione seven-year frameworks over the last two decades. vetraria coeva a Classe, unico esempio scoperto di lavorazione di vetro venuto alla luce con gli scavi Among archeologici these, nel the LIFE+ territorio Program attorno was a Ravenna. designed to promote and support projects aimed to the realization of innovative industrial plants able to contribute to the implementation of European environmental policy. The LIFE+ Program Nella rubrica doesn t Aggiornamento require the involvement normativo of other (Battaglia, European partners SSV) viene - as it presentata usually happens una with monografia other EC con cofi nancing programs -, its main requirement being that the proposed project has the real prospect to be industrially lo scopo di riassumere il contenuto della norma UNI EN 14181:2005 Emissioni da sorgente fissa - applied. Assicurazione della qualità di sistemi di misurazione automatici e il Decreto Legislativo n. 152/06. A The pagina VALIRE 37 il servizio. Project (VALorization of Incinerator REsidues) was proposed by the Italian partners SASIL and SSV. It has been accepted and fi nanced as it intends to verify, through an original and innovative approach, the effi cacy and the economical benefi ts of a plant for the recycling, treatment and re-usage of fl y and bottom ash produced by municipal solid waste incinerators. Antonio Tucci The VALIRE Project is a three-year program, and will expire by the end of In November 2011, a workshop has been organized at SSV in Murano to communicate to all those concerned the results achieved during the fi rst 18 months of operation. In this issue of our Rivista SSV - and in the next one - we are therefore publishing the results of the tests carried out, thoroughly discussing them and their possible future utilization. Antonio Tucci 2

4 Progetto VALIRE VALorization of Incinerator REsidues Mid Term Seminar SASIL SpA Via Libertà, Brusnengo, Biella (BI) Tel Fax Riferimento: Ludovico Ramon Stazione Sperimentale del Vetro Via Briati, Murano, Venezia (VE) Tel Fax Riferimento: Sandro Hreglich Stazione Sperimentale del Vetro Murano, 25 novembre 2011 VALIRE: VALorization of Incinerator REsidues LIFE08 ENV/IT/000421

5 summaries riassunti Caratterizzazione chimico-fi sica e riutilizzo tramite vetrificazione di ceneri e scorie da inceneritore di RSU The chemical-physical characterization and re-use of fl y ashes and bottom ashes from MSW incinerators Roberto Falcone, Sandro Hreglich Riv. Staz. Sper. Vetro 42 (2012), 1, p In questo articolo vengono presentati i risultati relativi alla caratterizzazione chimico-fisica di campioni di scorie e ceneri volanti provenienti da diversi impianti di incenerimento di rifiuti solidi urbani, e i risultati di prove di fusione effettuate su scala di laboratorio per verificare l idoneità di questi prodotti come materie prime seconde per la produzione di vetro per lana di roccia. Le analisi delle ceneri hanno evidenziato contenuti significativi di cloro, oltre alla presenza di tracce di composti organici appartenenti alla famiglia delle diossine. Mediante le prove di fusione, è stato possibile verificare che quantità significative di scoria e cenere volante (35% in peso e 15% in peso rispettivamente) possono essere vetrificate in una miscela contenente anche altri materiali di scarto, per la produzione di vetro per lana di roccia di buona qualità. Inoltre, circa il 70% in peso del cloro è trattenuto nel vetro e, grazie alle elevate temperature di fusione, non è stata rilevata la presenza di composti organici del gruppo delle diossine nelle emissioni prodotte durante le prove di fusione in laboratorio. Sulla base dei risultati ottenuti, SSV sta progettando la costruzione di un impianto pilota con una capacità produttiva di 2 t/giorno. This paper presents the results of a series of chemical and physical analysis performed on different samples of bottom ash and fl y ash coming from municipal solid waste (MSW) incinerators, and the results of laboratory melting tests to check the suitability of these materials as secondary raw materials (SRM) in the production of mineral wool glass. The analysis of fl y ash showed signifi cant amounts of chlorides and small traces of complex organic compounds belonging to the dioxin family. The melting tests evidenced that signifi cant amounts of bottom ash and fl y ash (35 wt% and 15 wt% respectively) can be added to a batch to produce good quality mineral wool glass. Moreover, about 70 wt% of chlorine is retained by the glass and, due to their high melting temperatures, no organic compounds belonging to the dioxin family were detected in the fumes emitted by the lab glass furnace. Based on these results, SSV is planning the construction of a pilot-plant with a production capacity of 2 tons of glass per day. Macinazione e separazione delle scorie in due frazioni. Impiego della più fi ne per neutralizzare correnti acide di scarto Bottom ash milling and separation in two fractions. Use of the fi nest one for the neutralization of the waste acid solution L articolo descrive le prove di trattamento di scorie pesanti (bottom ash) derivanti da impianti di incenerimento dei rifiuti solidi urbani per un successivo impiego. La frazione più fine, ricca di silicati alcalino terrosi, è ata e sperimentata per la neutralizzazione di acido solforico in un impianto di lisciviazione del granito, mentre la frazione più grossolana, costituita prevalentemente da materiale vetroso, è destinata all ottenimento di prodotti per edilizia, in grado di sostituire, con analoghi risultati, quelli già in commercio. In this article we report the results of treatment tests on bottom ash exiting from municipal solid waste incinerator plants for a further usage. The fi nest fraction, rich in alkali earth silicates, has been ed and tested in order to neutralize the waste acid solutions coming out from the natural minerals acid leaching process. The coarser fraction, rich in amorphous glassy material, is particularly suitable to obtain products for building industry competitive with those currently on the market. Piero Ercole Riv. Staz. Sper. Vetro 42 (2012), 1, p

6 summaries riassunti Utilizzo della frazione grossolana delle scorie trattate nella produzione di gres porcellanato Ceramic mixtures containing incinerator slag in the production of glazed porcelain tiles Michele Valla Riv. Staz. Sper. Vetro 42 (2012), 1, p Produzione di piastrelle ceramiche con formulazioni di impasto ceramico contenente Materie Prime Seconde (MPS), in particolar modo gli scarti della raccolta differenziata del vetro (dopo i recuperatori primari) e le scorie dei Termovalorizzatori. L aggiunta delle scorie insieme al vetro di raccolta differenziata nelle percentuali ate non ha provocato variazioni che possono influenzare il processo produttivo e le caratteristiche tecniche del prodotto finito. Inoltre, prove specifiche hanno dimostrato che non ci sono rischi di cessione di Pb e Cd, in quanto immobilizzati dalla matrice silicatica dei materiali ottenuti. È stato anche verificato il basso impatto ambientale di queste formulazioni durante cottura, con riduzioni consistenti di ossidi di azoto e zolfo. Un ulteriore beneficio consiste nella riduzione delle temperature di cottura con un risparmio del 5% sui metri cubi di gas utilizzato, e la conseguente riduzione delle emissioni. Production of ceramic tiles with ceramic slurry formulations containing secondary raw materials (SRM), particularly the recycling of waste glass (after the primary recovery) of waste and solid waste incinerators. The addition of the slag together with the separate collection of glass in the percentage ed did not result in variations that can affect the manufacturing process and the technical characteristics of the fi nished product. In addition, specifi c tests have shown that there is no risk of transfer of Pb and Cd, as immobilized by the silicate matrix material produced. The low environmental impact of this formulation during fi ring has also been verifi ed, with signifi cant reductions in nitrogen oxides and sulfur. A further benefi t is the reduction of cooking temperatures, with a saving of 5% on cubic feet of gas used, and the consequent reduction in emissions. 5

7 Progetto VALIRE VALIRE Mid Term Seminar Presentazione del Programma del Progetto VALIRE U.E. LIFE+ Environmental Obbiettivi del Progetto Azioni e mezzi necessari Disseminazione dei risultati Risultati attesi Problematiche ambientali nel mirino Piero Ercole 6 Obbiettivi del Progetto Il Progetto VALIRE ha lo scopo di dimostrare la validità delle soluzioni tecnologiche che permettono di valorizzare le bottom ash, classificate come rifiuti speciali e le ceneri trascinate dai fumi (fly ash), classificate come rifiuti pericolosi, prodotte dagli impianti per l incenerimento dei rifiuti solidi urbani e dai termovalorizzatori con produzione di energia. Questi prodotti possono, in linea di principio, essere utilizzati e valorizzati riducendo a zero, o quasi, l impatto ambientale degli inceneritori della più recente generazione, tuttora considerati inquinanti. Lo o di questi ricuperi può consentire di ottenere nuove materie prime secondarie per l industria edilizia, in particolare materiali isolanti, ad elevato valore aggiunto, capaci di sostituire quelle attualmente in commercio. Essi, inoltre, consentono significative riduzioni del consumo energetico nel processo di produzione e del consumo di risorse naturali e, nello stesso tempo, aumenti della disponibilità di nuovi prodotti ad alto potere isolante, molto simili agli attuali, che faciliteranno una maggiore penetrazione nel mercato. Un altro obbiettivo consiste nel far conoscere ai responsabili della gestione dei rifiuti solidi urbani, alle autorità pubbliche e ai Gruppi che si occupano di protezione dell ambiente gli obbiettivi del Progetto VALIRE, che prevedono di definire soluzioni caratterizzate da un impatto ambientale nettamente minore e da una più elevata convenienza energetica ed economica per mezzo di processi capaci di affrontare a fondo il problema dei suddetti rifiuti che, fino a ieri, sono stati definiti non riciclabili. Questo obbiettivo consentirà di contenere la protesta sociale nei confronti degli impianti di incenerimento che, in molti Paesi Europei, ha indotto e induce la popolazione a preferire la messa in discarica dei

8 Progetto VALIRE rifiuti solidi urbani e, di conseguenza, le devastanti conseguenze a livello del paesaggio e della salute dell uomo. È inoltre possibile che venga ridotta anche la resistenza dei responsabili dei trattamenti dei rifiuti nei confronti di tecniche di riciclo delle bottom ash e delle fly ash, fino ad oggi, affrettatamente, considerate troppo complesse e quindi costose. Un ulteriore, importante finalità del Progetto VALIRE consiste nel far capire alle Aziende che producono i materiali da costruzione attualmente in commercio - in particolare gli isolanti termici - che si possono trovare nuove soluzioni meno costose, più efficaci per quanto riguarda l impatto ambientale, capaci di ottenere gli stessi risultati dei materiali attualmente in commercio e, quindi, più favorevoli per la penetrazione nel mercato delle tecniche di isolamento termico e di risparmio energetico. Per avere una chiara dimensione del problema che stiamo trattando, va detto che le centrali termoelettriche e gli inceneritori dei rifiuti solidi urbani con o senza termovalorizzazione producono ogni anno nell Unione Europea circa 60 milioni di tonnellate di scorie (bottom ash). In media, soltanto il 50% circa delle suddette scorie viene oggi utilizzato, anche se alcuni Paesi hanno una quota di riutilizzo molto più bassa della media (15% ca.). La scoria (bottom ash) viene utilizzata per Fig. 1 - Impianto per il trattamento a secco delle bottom ash, presso la SASIL di Brusnengo 7

9 Progetto VALIRE la maggior parte come materiale di riempimento nelle costruzioni stradali, soluzione economicamente sconveniente, ma accettata per la sua valenza politica. La maggior parte di quella non utilizzata viene portata nelle discariche pubbliche, provocando una seria minaccia per l ambiente; quantità marginali vengono invece stoccate in speciali e costosi ricoveri (tipo bunker) in attesa della messa a punto di future, opportune possibilità di valorizzazione e ricupero. Gli inceneritori operanti in Europa producono circa 3 milioni di tonnellate/anno di ceneri trascinate dai fumi (fly ash) che sono molto fini (< 10 micron) e contengono metalli pesanti che possono inquinare il suolo, i corsi d acqua superficiali e creare problemi alla salute dell uomo. Ad oggi, non sono state ancora trovate soluzioni soddisfacenti per il riuso delle fly ash, tant è che anche questi residui, molto più pericolosi delle scorie, vengono stoccati in ambienti protetti per assicurarne l innocuità verso l ambiente fino a quando potranno essere trasformate in prodotti utili innocui. I costi per lo stoccaggio ammontano a /ton e va evidenziato che gli spazi adatti per questo servizio di stoccaggio sono già insufficienti e lo diventeranno sempre più. Ne deriva che il trasporto di questo pericoloso materiale verso i Paesi che dispongono di spazi protetti per lo stoccaggio è molto costoso e sempre più frequente. Vale la pena di ricordare, a proposito di quanto detto, che: L impiego di materie prime primarie (sabbia silicea, carbonato di calcio, sabbia drenata dai fiumi, argilla ecc.) per ottenere materiali per costruzioni edili e vetro determina un importante impoverimento delle risorse naturali che, in qualche Paese dell'unione Europea, sta diventando preoccupante. Il consumo di energia per la produzione delle suddette materie prime primarie e per la loro trasformazione è molto elevato. Per effetto di tutto ciò, i prezzi dei materiali isolanti (lana di vetro e schiume vetrose ecc.) attualmente in commercio sono elevati, e ciò ne impedisce la penetrazione nel mercato a livelli significativi. Le concrete considerazioni sopra brevemente riportate portano a concludere che il raggiungimento degli obbiettivi del Progetto VALIRE può, in linea di principio, fornire un contributo molto importante e forse fondamentale per centrare gli scopi globali delle politiche dell Unione Europea e più precisamente: Eliminazione dei costi per lo stoccaggio in siti sicuri e protetti delle fly ash, per mezzo di opportune soluzioni capaci di renderne possibile il ricupero e il riuso. Non vi è dubbio che evitare, o almeno ridurre in modo significativo, il conferimento alle discariche pubbliche e allo stoccaggio in bunker dei succitati materiali è un aspetto forse determinante per migliorare l immagine degli inceneritori, in quanto potrà consentire nuove realizzazioni in sostituzione delle discariche in molte aree dove ciò non è ancora avvenuto a causa della motivata diffidenza della popolazione. Risparmio di materie prime naturali e riduzione del consumo di energia per la produzione di materiali per le costruzioni edili. Aumento della penetrazione nel mercato dei materiali isolanti: la conseguente riduzione del loro costo favorirebbe, in misura notevole, la riduzione dei consumi di energia delle abitazioni, sia nei mesi estivi che invernali. Prevenzione, in ultima analisi, dell inquinamento ambientale provocato oggi dalle ceneri trascinate nei fumi degli inceneritori (fly ash). 8

10 Progetto VALIRE Fig. 2 - Impianto per il trattamento di lavaggio delle bottom ash, presso la SASIL di Brusnengo Azioni e mezzi necessari All inizio delle sperimentazioni previste dal programma del Progetto VALIRE, si sono avute serie difficoltà per ottenere da parte dei gestori degli inceneritori l autorizzazione a prelevare le campionature sistematiche necessarie per le caratterizzazioni chimico fisiche. Ciononostante, sono state eseguite alcune analisi su campioni di bottom e fly ash messe a disposizione, grazie alla collaborazione dell Università di Modena, dall Officina dell Ambiente, società impegnata unicamente nel trattamento delle bottom ash provenienti da vari inceneritori operanti in Emilia Romagna. I risultati delle suddette analisi, eseguite nei laboratori della Stazione Sperimentale del Vetro, verranno illustrati in una delle relazione previste dal programma. Sulla base dei risultati delle caratterizzazioni di ciascuno dei due tipi di rifiuto, sono stati eseguiti i progetti degli impianti pilota per il trattamento delle bottom e delle fly ash. Il progetto dell impianto pilota per il trattamento delle bottom ash, eseguito per intero dall Ufficio Tecnico della SASIL sfruttando la sua esperienza nel trattamento dei minerali e, più recentemente, del rottame di vetro, verrà anch esso illustrato in una successiva relazione. 9

11 Progetto VALIRE Nell esecuzione del progetto dell impianto pilota relativo al trattamento delle polveri trascinate dai fumi (fly ash), la SASIL verrà assistita dalla SSV che, per la parte relativa alla progettazione di un forno a basso battente di vetro (tipo fritta), si servirà della collaborazione di una ditta esterna. L impianto pilota per il trattamento delle scorie (bottom ash) ha una capacità produttiva di 5,0 ton/ora e opererà per un anno e mezzo al fine di mettere a punto, nel dettaglio, il processo di produzione e ottenere, nello stesso tempo, prodotti finiti di alta qualità. Nel suddetto periodo, verrà prodotta una notevole quantità di scoria lavorata e classificata pronta per essere fornita all industria dei materiali per le costruzioni edili (schiume di vetro, vetro ceramica e calcestruzzi con ottime caratteristiche isolanti) su cui verranno accertate la qualità e le caratteristiche applicative da confrontare con quelle degli analoghi materiali già presenti sul mercato. La SASIL ha da tempo rapporti di collaborazione con una serie di importanti utilizzatori finali ai quali ha fornito e fornisce materie prime naturali. Questi hanno mostrato un positivo interesse per i nuovi materiali di ricupero. Fig. 3 - Stoccaggio delle bottom ash 10

12 Progetto VALIRE Le produzioni previste dell impianto per il trattamento delle scorie (bottom ash) sono: metalli riutilizzabili (5-10%), gesso (CaSO4) impiegabile nell industria del cemento oppure, come correttivo, in agricoltura (10-20%) e il materiale prevalentemente amorfo e vetroso che rappresenta la più importante porzione (70-80%) e che verrà impiegato per le lavorazioni successive, mirate ad ottenere una vasta gamma di prodotti per applicazioni ad elevato valore aggiunto, come le schiume vetrose, fondenti per l industria ceramica, materiale inerte per l industria dei laterizi, vari materiali isolanti e non solo destinati all industria edilizia. L impianto pilota per le ceneri trascinate dai fumi (fly ash), che sarà operativo solo verso la fine del corrente anno, avrà una capacità produttiva di 0,5 ton/ora e verrà anch esso gestito per un periodo di 18 mesi circa. La sperimentazione servirà non soltanto per raggiungere il miglior livello qualitativo dei prodotti, ma anche per ottimizzare la composizione della miscela da alimentare al forno massimizzando, in essa, il contenuto di ceneri trascinate dai fumi (fly ash). Esso potrà produrre, ricorrendo a tecnologie di formatura differenti e utilizzabili in alternativa l una all altra, almeno tre tipi di prodotti finiti: Fritte di vetro, che possono essere successivamente trattate e trasformate in schiume vetrose oppure in materiali di riempimento a base vetrosa. Lana di vetro, prodotto finito ad alto valore aggiunto impiegabile come isolante termico, che verrà direttamente ottenuto dall impianto pilota. Lana di roccia con elevate proprietà isolanti. Così concepito, l impianto pilota per il trattamento delle fly ash sarà capace, in linea di principio, di dimostrare i vantaggi ambientali ed economici a livello sia di impianti di incenerimento e termovalorizzazione, sia dell industria degli utilizzatori che dovrà trasformare i prodotti intermedi per ottenere i materiali isolanti destinati all industria edilizia. I risultati delle sperimentazioni che verranno effettuate sull impianto pilota per il trattamento delle scorie (bottom ash), che verranno dettagliatamente descritti nel previsto rapporto finale, verranno ovviamente utilizzati per lo o del progetto dell unità industriale che dovrebbe avere una capacità produttiva elevata e sufficiente per trattare buona parte delle scorie prodotte dagli inceneritori e termovalorizzatori dell Italia settentrionale. Questo prolungato e attento lavoro è indispensabile perché gli precedenti finalizzati a mettere a punto nuove soluzioni per il reimpiego degli stessi residui, ati con risultati positivi in sperimentazioni pilota, sono caduti nella fase del passaggio all unità industriale perché gli investimenti necessari sono risultati troppo elevati, i processi eccessivamente complicati e i costi di manutenzione eccessivi. Ciò, evidentemente, non ha permesso di prendere in considerazione le soluzioni proposte, come alternative praticabili alla messa in discarica sia delle bottom, sia delle fly ash. Il Progetto VALIRE avrà quindi, in linea di principio, la possibilità di dimostrare, per mezzo delle prove prolungate sull impianto pilota, la fattibilità di un impianto che dovrebbe operare a tempo pieno (24 ore su 24 e 7 su 7) con costi accettabili. Solo se i risultati saranno quelli attesi, il Know How del processo potrà essere disseminato in maniera convincente. 11

13 Progetto VALIRE Disseminazione dei risultati In altre occasioni come questa, verranno resi noti i progressi delle attività tecniche nel rispetto del programma di divulgazione dei risultati e delle soluzioni tecnologiche che verranno adottate nel corso degli. L andamento dell evoluzione dello o verrà indirizzato ai dirigenti che si occupano, a vari livelli, dei rifiuti solidi urbani, alle pubbliche autorità che hanno l onere di prendere decisioni sul problema specifico del trattamento dei rifiuti, alle società e organizzazioni impegnate nella protezione dell ambiente e ai potenziali utilizzatori dei prodotti intermedi ottenuti nel processo di ricupero e valorizzazione delle bottom e delle fly ash. Le future attività di disseminazione consisteranno, inoltre: Nell organizzare visite agli impianti (giornate interamente dedicate). Nel presentare e discutere in Congressi internazionali di alto livello, dedicati a diverse tipologie di prodotto (vetro, materiali per costruzioni edili, trattamento dei rifiuti ecc.), i risultati che, di mano in mano, verranno raggiunti. Nella compilazione di depliant illustrativi e di rapporti di facile comprensione. Nell aggiornamento del sito Internet dedicato al progetto VALIRE. Nel fornire informazioni esaurienti relative a specifiche eventuali richieste. Esse saranno, in particolare, mirate a convincere le Aziende interessate che gli inceneritori e i termovalorizzatori possono diventare una valida soluzione del problema dei rifiuti solidi urbani, tanto più se i titolari degli impianti di incenerimento già operativi si impegneranno a favorire l inserimento di valide soluzioni per il riciclo dei residui scaricati dai loro impianti. Ovviamente, ciò potrà avverarsi solamente se i materiali ottenibili utilizzando questi rifiuti, particolarmente dannosi, saranno proponibili come alternative valide sia economicamente, sia per l ambiente. Risultati attesi (produzioni e quantificazione degli obbiettivi) I risultati attesi del Progetto VALIRE sono i seguenti: Processo per il trattamento, ricupero e riuso delle scorie trasformandole in prodotti per le costruzioni edili e in particolare per l isolamento termico, la cui efficienza dovrà essere accertata per definirne l affidabilità tecnica ed economica. Tali risultanze, se positive ed eventualmente realizzabili nel ciclo operativo degli inceneritori, verranno discusse con i responsabili di questi impianti. Definizione dei benefici ottenibili in termini di: o Riduzione delle quantità di rifiuti destinati alle discariche; o Caratterizzazioni approfondite del livello qualitativo dei prodotti finali; o Riduzione del costo di produzione dei prodotti finiti; o Riduzione del consumo energetico generato dall estensione dell applicazione dei prodotti finiti; o Valutazione del potenziale incremento della penetrazione nel mercato dei nuovi prodotti. Durante la gestione del futuro, eventuale impianto industriale è previsto un consumo dell ordine di ton/anno di bottom ash. Ciò potrebbe rappresentare una notevole riduzione dell impatto am- 12

14 Progetto VALIRE bientale capace di convincere i responsabili del settore ad adottare, risultati permettendo, le soluzioni che verranno ate nel corso del Progetto VALIRE. Processo per il trattamento, ricupero e riuso delle pericolose fly ash e loro trasformazione in materiali ad elevato valore per l industria delle costruzioni edili e in particolare degli isolanti, la cui affidabilità dovrà essere prima dimostrata su scala pilota. Durante la gestione, questo processo produrrà una materia prima intermedia (fritta di vetro) sfruttabile per ottenere schiume vetrose, lana di vetro, lana di roccia e materiali vetrosi di riempimento. Il consumo previsto di fly ash, dell ordine di 1250 tonnellate, costituisce, nonostante la sua modesta entità, un importante risparmio in termini di trasporti e di stoccaggio in bunker esteri. Il programma di divulgazione dei risultati verso coloro che, in rappresentanza degli enti pubblici e privati, hanno la responsabilità delle politiche di trattamento dei rifiuti solidi urbani, permetterà, risultati permettendo, di far loro capire, da un canto, che esiste la possibilità di ridurre a zero o quasi gli scarti degli inceneritori, dall altro, di avere un idea chiara relativa alla potenziale riduzione del consumo energetico sia diretto sia indiretto, grazie allo sfruttamento in edilizia dei materiali isolanti ottenibili. Tutto ciò consentirà di sostenere che l incenerimento dei rifiuti non direttamente riciclabili, grazie alla valorizzazione dei residui, può diventare una reale opportunità per migliorare l ambiente. Infine, la consapevolezza dei produttori di materiali per l industria edilizia di poter ridurre il consumo delle materie prime primarie minimizzando, così, i costi di produzione (minore spesa per acquisto e minor consumo di energia) e di contribuire a salvaguardare le risorse naturali, potrà favorire un loro impegno convinto per lo sviluppo commerciale dei nuovi prodotti. Problemi ambientali da affrontare a. Scorie da incenerimento da rifi uti solidi urbani Fino a 30 anni fa, gli impianti per l incenerimento dei rifiuti solidi urbani hanno causato significativi problemi ambientali nelle aree circostanti il territorio in cui le fly ash venivano emesse e le scorie disperse. Va tenuto presente, a questo proposito, che attualmente i costi economici relativi alla movimentazione dei rifiuti solidi urbani e dei residui pericolosi ammontano, per tutta l Unione Europea, a circa 75 miliardi di all anno. Ne deriva, perciò, che la gestione appropriata e tecnicamente corretta delle bottom e delle fly ash, non solo può consentire di eliminare i problemi dell inquinamento atmosferico e idrico, ma apre la strada a un estensione dell impiego agli inceneritori e, conseguentemente, a importantissimi risparmi economici. b. Scorie (bottom ash) Gli impianti per la produzione di energia elettrica, gli inceneritori dei rifiuti solidi urbani e i termovalorizzatori operanti nell Unione Europea producono, come già è stato detto, circa 60 milioni di tonnellate di bottom ash. Queste scorie, che cadono sotto le griglie dei forni di incenerimento, rientrano, come già è stato detto, nella categoria dei rifiuti speciali non pericolosi malgrado alcuni dati indichino che esiste il rischio sporadico che modeste quantità di sostanze organiche tossiche possano essere presenti in esse. Questo materiale viene oggi utilizzato per il 50%, ma esistono tuttora vistose differenze fra Stato e Stato (dal 15% in Spagna, fino a 100 nei Paesi Bassi e Danimarca). 13

15 Progetto VALIRE Va ricordato, per chiarezza, che la parte che non viene conferita alle discariche viene impiegata come additivo nel cemento, nel calcestruzzo, e come materiale di riempimento limitatamente per le costruzioni stradali. Queste applicazioni producono, in qualche caso, risultati economici insoddisfacenti a causa degli alti costi di manutenzione degli impianti, che si accusano anche in quelli che producono prodotti finiti ad elevato valore aggiunto. Questa situazione influenza pesantemente solo il costo per il recupero di prodotti poveri (materiali per riempimento). Il continuo appesantimento degli standard ambientali Europei determinerà ulteriori problemi, perché diminuiranno sempre di più le possibilità di riciclo delle scorie. Il costo della messa in discarica della scoria non utilizzata è dell ordine di 60 /ton, ed è oggi ritenuto più sopportabile degli investimenti necessari per la messa a punto di nuove opportunità di riutilizzo, ricupero e riuso. Al fine di aumentare la percentuale di riciclo delle scorie e di ridurne la messa in discarica, è quindi necessario trovare destinazioni più valide dei prodotti finiti e processi semplificati per il loro trattamento e ricupero. Va ricordato che, a queste finalità, sono state dedicate varie attività di ricerca sin dall inizio del Molte di queste sono, comunque, fallite prima dell industrializzazione e quasi sempre la causa principale è stata la complessità del processo. c. Ceneri trascinate dai fumi (fl y ash) Il costo dello stoccaggio delle fly ash ammonta a circa /ton. Gli spazi adatti per questo particolare scopo sono molto scarsi. Nei Paesi Bassi, ad esempio, le ceneri trascinate dai fumi vengono ancora stoccate in bunker vicino a Rotterdam, in attesa di future opportunità per il loro reimpiego. In Italia, parte delle fly ash viene inviata in Germania e stoccata in vecchie miniere esaurite di salgemma, particolarmente adatte per questo stoccaggio. d. Il rifi uto degli inceneritori da parte delle Comunità La diffidenza della popolazione nei confronti degli impianti di incenerimento e termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani è dovuta essenzialmente alle difficoltà oggettive di reimpiegare le fly ash e le scorie e alla conseguente necessità di provvedere al loro stoccaggio, soluzione temporanea non sicura che occupa terreno sempre più prezioso. Essa provoca, inoltre, un diffuso e veemente rifiuto da parte delle organizzazioni per la protezione ambientale e, soprattutto, della popolazione. In molte Nazioni dell Unione Europea, fra cui l Italia, questa situazione ha generato ritardi nelle procedure per la realizzazione di nuovi impianti di incenerimento e ha ridotto, di conseguenza, il numero delle unità attive disponibili. L effetto più negativo di tutto ciò è, in ultima analisi, la dannosa conseguenza di dover mantenere attive un numero enorme di discariche, al punto che il 45% dei rifiuti solidi urbani viene ancora immesso in esse con picchi, in certi territori, prossimi al 100%. Il miglioramento delle condizioni di lavoro degli impianti di incenerimento è perciò l unico modo per realizzare soluzioni capaci di sopire le reazioni negative delle organizzazioni ambientaliste e delle popolazioni verso gli impianti di incenerimento e per abbandonare l adozione di rimedi che, per i motivi più volte ribaditi, non sono risolventi ed esasperano i cittadini. 14 Autore Piero Ercole SASIL SpA - Brusnengo, Biella

16 VALIRE Project VALIRE Mid Term Seminar The VALIRE Project Presentation E.U. LIFE+ Environmental Project purposes Action and necessary resources Results dissemination Expected results Environmental problems to be faced Piero Ercole Project purposes The VALIRE Project aims to achieve the following main results: To show the validity of technologies that allow to increase the value of the two residues: bottom ash, considered as special waste, and fl y ash, present in waste gases, considered dangerous, produced by cities solid waste incineration plants with and without heat recovery. These waste materials could, in principle, be recovered and recycled reducing close to zero the environmental impact of incinerators of recent generation, still considered pollutant. To obtain new secondary raw materials, with high added values and with a quality good enough to substitute the primary ones, especially in the building industry and, particularly, glass wool and glassy foams. These raw materials, potentially obtainable by incinerators residues, can be produced with signifi cant savings, on one side, of energy consumptions compared with current production processes and, on the other, of natural resources; they could consequently increase the availability of new products with very high heat insulation power that, in principle, could warrant a much higher market penetration. Another purpose consists in increasing the sensibility and competence on the VALIRE Project fi nalities of people responsible for cities solid waste management, of public authorities and of Groups working for environment protection. This action consists in presenting to all of them the new solutions that can improve environmental impact, signifi cantly reduce energy consumptions, give concrete economic benefi ts and that, above all, will be able to face with the problem of recycling materials that have not found environmental friendly solutions yet. 15

17 VALIRE Project This important aim could: Allow to reduce the social protests against the incineration plants that, as known, in many European countries determine the decision of landfi lling solid waste because it is easier to realize and apparently seems to be safer. Of course, this dangerous decision does not take into account the devastating consequences for both the land view and human health. Reduce the opposition of those responsible for waste management, shown for a long time, against the bottom and fl y ash recycle that, as yet, has been considered too much complicated and costly. Another purpose of the Project consists in making understandable to the Companies that are currently producing materials for the building industry - in particular heat insulation materials - that other solutions are coming, that could bring various benefi ts: lower cost, higher effi ciency in reducing environmental impact and able, at the same time, to achieve the same results obained from the materials currently on the market, easier for market penetration than the current ones and, for this reason, potentially able to improve houses heat consumption. To have a clear dimension of the problems faced by the VALIRE Project, it must be said that thermo electric power stations and cities solid waste incinerators - with and without heat production - are producing, every year, within the European Union alone, about 60 millions tons of bottom ash that, as already said, is classifi ed as special no dangerous waste, although very small quantities of organic poisoning compounds (heavy metals) have been sometimes found in it. On average, in the European Union, 50% of the above mentioned bottom ash is already employed but, in some Countries, its utilization is much lower (about 15%). The main part of bottom ash is employed as fi lling material for new roads construction and maintenance. This solution is not economically convenient and not enough environmental friendly, but is essentially accepted on account of its political value. The main part of unemployed bottom ash is brought to public landfi lling deposits, where it creates a serious threat for environment, while marginal quantities are stored in special and costly refuges (bunker) waiting for new solutions for its recovery and valorisation. The incinerators operating in Europe also produce about 3 millions tons/year of ash transported by combustion waste gases (fl y ash). These ash are very fi ne (< 10 micron) and contain heavy metals, which are the main cause of their classifi cation as special and dangerous waste, because they could create risks for the ground, for waters both on surface or under ground, and for human health. Practically and satisfactory applicable solutions for the reuse of this material have not been found yet. For this reason, also this kind of waste, much more dangerous than bottom ash, must be stored in protected sites to ensure its innocuity towards environment and human health for all the time needed to fi nd solutions and convert it into usable and safe materials. Prices currently paid for the above mentioned storages are about /ton. For clearness, it must be noticed that sites suitable for storage are becoming fewer and fewer and very soon will be insuffi cient for the increasing quantities. For European Countries, total transportation costs to the states where dangerous materials can be stored in safe conditions will increase in the future in an unforeseeable way. Among the overall relevant objectives of the VALIRE Project, it must be emphasised that the employment 16

18 VALIRE Project of primary raw materials (silica sand, limestone, sand drained from the rivers, clay etc.), dedicated to building and glass industries, is already generating an important impoverishment of natural raw material resources, becoming quite critical in some European Countries. Moreover, energy consumptions for the production of primary raw materials and for their transformations in fi nal products are really very high. Consequently, the cost of heat insulating materials (glass wool and glassy foams) currently on the market will grow more and more in the future, preventing their penetration in the market at signifi cant levels. These considerations lead to conclude that the achievement of the VALIRE Project purposes could give an important and perhaps fundamental contribution to gain the European Union global political scopes that will be presented in the following pages: How to avoid, through valorisation and recover technologies, bottom and fl y ash storages produced by cities incinerisation with and without heat recovery. There are no doubts that avoiding or at least reducing, in a signifi cant way, landfi lling and/or storage in protected sites of the above mentioned materials is possibly a determinant point to improve the incinerators image. The solution to this very involving problem could potentially be the substitution of cities public landfi lling areas with updated incinerator units. This change, that could be both important and vital, has not yet begun due to the motivated suspicion of the population. Action to be undertaken and necessary resources At the beginning, the VALIRE Project encountered serious diffi culties to obtain the permission from the incinerator units managing directions to take a series of systematic samples necessary for the chemical and physical characterizations foreseen by the project itself. Despite this unusual situation, some bottom and fl y ash characterizations have been made on samples obtained thanks to the cooperation of Modena University and of Offi cina dell Ambiente, a Company involved in bottom ash treatments coming from different incinerators active in the Emilia Romagna Region. The results of these samples analysis, made at the Stazione Sperimentale del Vetro laboratories, are presented and discussed in another article of this presentation. The pilot plant designs for treating both types of residues, bottom and fl y ash, have been ed and defi ned taking into account their chemical characterizations and referring to technical literature to defi ne the contents of all metal oxides that could be present, even in small concentrations, and their variations during time and seasons. The bottom ash treatment pilot plant design, completely performed by SASIL technical services exploiting their great experience acquired treating, in the past, natural minerals and, more recently, the glass container cullet, will be presented in another paper of this presentation. To make the fl y ash treatment pilot plant design, SASIL has been assisted by Stazione Sperimentale del Vetro, particularly for the glass frits melting furnace design with very low glass level, with the complementary assistance of a specialized external Company. 17

19 VALIRE Project 18 The bottom ash treatment pilot plant has a production capacity of 5,0 tons/hour and will operate approximately for 18 months with the aim to defi ne in detail the production process and to obtain high quality fi nal products. In principle, during this time the plant will produce a huge quantity of treated and classifi ed bottom ash ready to be used to provide building industries with glassy foam, glass ceramic materials, concrete with very high heat insulation property etc. These industries will verify the quality and characteristics of the new products and compare them with those of similar products currently on the market. SASIL has had for a long time a good relationship with a series of important customers and supplies them with raw materials for building constructions. At present, they are using natural raw materials, and most of them have already declared their positive interest for the new environmental friendly recovered raw materials. The expected production of the bottom ash treatment pilot plant is: reusable metals (5-10%); CaSO4 employable by cement industry or as a corrective in the agricultural fi eld (10-20%) and the most important fraction (70-90%) formed by an amorphous and inert material that could be employed, after its transformation into new products with high added value, in building construction. The es already in progress prove the possibility to achieve many interesting applications. Among them, glassy foams, products for melting aid in ceramic industry, inert materials for bricks industry etc. The pilot plant to transform fl y ash, which will have its core equipment in the glass frits furnace, will start its operations at the end of Spring It will have a production capacity of 0,5 tons/hour and will stay in experimental running for about 18 months. This experimental period will be useful to achieve the best quality level of the fi nal products; furthermore, to optimize the fl y ash composition through the chemical pre-treatments already in progress to overcome the problems given by the presence of chlorine and other dangerous compounds, and to optimize the treated fl y ash content in the batch to be fed to the frit furnace. The plant will produce, utilizing in turn different forming technologies, at least three types of final products: Glass frits that could be treated and transformed into glassy foams or fi lling materials with a glass inert basis. Glass wool, a fi nal product with a high added value, employable as heat insulating material that will be produced directly by the pilot plant. Stone wool, a material with a higher heat insulating power, produced directly by the pilot plant as well. Exploiting this design concept, the pilot plant for fl y ash treatment and transformation will be capable to demonstrate all the environmental and economic advantages achievable both for incinerators plants with and without heat recovery, and for those industries that will use the intermediate products to obtain heat insulating materials and not only. The experimental results that will be achieved by the bottom ash pilot plant long trials and that will be obviously utilized for the detailed design of the industrial plant with a very high production capacity, suffi cient to treat the main part of the bottom ash produced by the incinerators running in Northern Italy, will be described in the fi nal report.

20 VALIRE Project This desirable development is really necessary, as all previous solutions for reusing or recycling these incinerators residues, aimed to obtain fi nal products characterised by high or very high added values, ed and realized after positive pilot plant experimental results, failed in the passage to the industrial level units because the necessary fi nancial investments were too high, the process too complicated and maintenance costs excessive. This situation did not allow to take into consideration the solutions proposed at that time as a practical alternative to the landfi lling of both bottom and fl y ash. Therefore, the VALIRE Project will have, in principle, the possibility to demonstrate, through the results achievable during the long pilot plant continuous full time trials, its feasibility and, in particular, its acceptable investment and maintenance costs. It must be evidenced that the know-how process could be disseminated in a convincing manner only if the results will be the expected ones. Results dissemination In all possible circumstances, progresses achieved in the various activities will be published according to the dissemination program. The diffusion of the results will be oriented to the following responsible people: Managers operating, at different levels, in the fi eld of cities solid waste collection. Public Authorities responsible for deciding how to treat cities solid waste. Companies and public organizations involved in environment protection. Companies interested in using the intermediate materials obtainable through the recovery and valorisation programs, both from bottom and fl y ash. The future dissemination activities will therefore consist in: Organizing full day visits to the pilot plants fi rst, and to the industrial ones later on. Presenting and discussing the achieved results at the most important International European Congresses dedicated to the proper industrial types (glass, materials for building, solid waste treatments etc.). Preparing explanatory brochures and specifi c, easily understandable reports. Continuously updating the Internet site dedicated to the VALIRE Project. Answering in real time to possible questions asking specifi c information on the Project progress. The main purpose of these activities will be, in particular, to convince the interested companies that: The incinerators - especially the heat recovery ones - could become a valid and important solution for solid waste treatment only if the managing directions of the plants currently in operation will engage themselves to favour the realisation of valid and economic solutions for the residual materials reuse. The new materials obtainable from these waste residues could become a valid alternative both for economic reasons and the environment protection, because they allow the reduction of consumption of natural resources; besides, they will give a strong contribution to the reduction of energy consumption thanks to the possible massive production of heat insulation materials. 19

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